简易频率计单片机课程的设计.docVIP

单片机课程设计 ———简易频率计 班 级: 学 号: 姓 名 摘要 随着电子信息产业的不断发展，信号频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计通常是用很多的逻辑电路和时序电路来实现的，这种电路一般运行较慢，而且测量频率的范围较小。考虑到上述问题，本论文设计一基于单片机设计频率计。首先，我们把待测信号经过放大整形，然后把信号送入单片机的定时计数器里进行计数，获的频率值，最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示。本文从频率计的原理出发，介绍了基于单片机的频率计的设计方案，选择了实现系统的各种电路元器件，并对硬件电路进行了仿真。 关键字：单片机 频率计 测量 一、设计务设计框图 图一. 简易频率计框图 二、设计标要10Hz—100kHz。 （2）数码显示共3位，其中1位小数，自动换挡（00—999Hz）有一个指示灯亮，表示单位是Hz，0.00—99.9kHz，另一个灯亮，表示单位是kHz。 （3）要有输入信号超范围的保护电路。 发挥100mV的正弦波。 三、设计仪器 PC一台、WAVE6000仿真试验箱一台、LM324芯片一个、三极管一个、10KΩ,2MΩ,5KΩ电阻各一个、稳压二极管一个、面包板一个和导线若干 四、设计原理 图二.电路原理图 方案选择及实现原理 单片机频率计数原理 本方案主要以单片机为核心，利用单片机的计数定时功能来实现频率的计数并且利用单片机的动态扫描把测出的数据送到数字显示电路显示。 由于频率计实现的可以说是对脉冲信号个数的技术，根据这一简单原理，我们可以利用单片机片内的两个定时器/计数器T0T1实现对输入信号的频率计数。具体设计思路如下： 先利用定时器T1定时1s，但由于单片机的最大技术范围为65536。因此，可先使用T1定时100ms,定时十个周期，则达到定时1s的目的。在定时器1 T1定时的同时，将单片机内的另一个定时/计数器置为十六位计数功能，对输入信号进行计数。同上述问题，单片机计数范围仅能达到65536，与对频率计数所要求的功能是远远不够的。因此，当频率计数值超过65536时，计数器会溢出。此时便需要通过软件编程对计数数据进行数据处理，从而实现对输入信号频率的无差错计数。 对正弦信号频率计数处理电路原理 图三.整形电路 由于单片机属于数字集成电路，它仅可以被输入时间离散和幅度离散的数字信号。对于数字信号，时间连续和幅度连续的信号称为模拟信号。最常见的模拟信号为正弦波，它是一种正负交替变化的周期信号。如果希望使用单片机测量正弦波信号的频率，待测的正弦波信号首先必须被转换成方波。在正弦波到方波的转换电路中三极管电路用来把正负交替变化的正弦波转化成单向的脉冲波。三极管电路的电源与单片机电路采用同样的电源。三极管电路的输入端采用零偏置，当输入信号为正弦波的负半周时，三极管截止，电路输出电压等于电源电压；当输入信号为正弦波的正半周时，三极管导通，电路输出电压随着输入信号电压的增加而下降。在输入信号电压的幅度足够大的情况下，三极管进入饱和状态，电路输出电压将接近0。三极管电路输出的单向的脉冲波的最高电压为电源电压，最低电压接近0。这样的单向脉冲波接着再由具有施密特触发的反相器进行整形，获得前后沿陡直、顶部平缓的方整方波。这样的方波具有与输入正弦波同样的频率，通过以上处理，单片机通过P3.4口便可以完成对正弦输入信号频率的计数。 （3）小信号测量原理 由于小信号的幅度会很小，与TTL电平有可能差距很大。要完成对小信号频率值的测量，一个显而易见的思路就是先对小信号进行放大处理，然后再对其进行整形处理即可。本次试验选择了LM324作为运放核心器件。具体实现电路如下： 图四.小信号放大电路 五、程序流程图及程序清单 源程序如下： ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ORG 0000H SJMP MAIN ORG 000BH LJMP INT0 ORG 001BH LJMP INT1 ;定时器1定时100ms,定时器1计数定时中断10次，达到计数闸门1s ORG 0030H KHZ BIT P1.0 ;p1.0接led指示灯，灯亮表示单位为KHz H