基于单片机的数字频率计的设计开题报告.pdfVIP

湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料

题目：基于单片机的数字频率计的设计

1.结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述。

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计

算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积

小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用

单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

（1）单片机的发展历史：从1946年第一台电子计算机问世到现在不过几十年

历史，但它的发展与变化却极为惊人。这几十年来，电子计算机的发展已经经历

的四代：第一代为电子管数字计算机，其发展年代大约为1946年到1958年。此

时，计算机的逻辑元件采用电子管，主储存器采用磁芯、磁鼓，外存储器已经开

始使用磁带，运行速度为每秒几千次到几万次。用途则主要用于科学计算。编写

程序主要使用机器语言，后期逐渐发展了汇编语言。第二代是晶体管计算机，其

发展年代大约为1958至1964年。晶体管代替了电子管作为计算机的逻辑元件。

第三代电子计算机开始采用中、小规模集成电路，其发展年代为1964至1971年。

到1971年出现了集成在一块大规模集成电路上的微处理器微型计算机的核

心。一般认为第四代计算机的起点是70年代的中期以后，那时，大规模集成电路

芯片开始用于一些中、大型计算机。80年代则还是第四代计算机的年代。在微处

理器由低档向高档发展的同时，单片微型计算机也在不断的发展：1975年美国德

州仪器（TI）公司推出TMS-1000，英代尔公司推出40044位单片机。1980年代

英代尔公司在MCS-48系列的基础上，又推出了高性能的MCS-51系列8位单片机。

1982年16位单片机问世后，又推出了MCS-96系列16位单片机。而今32位单片

机又以其强大的功能提供给应用者。

（2）目前单片机的发展状况：二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时

代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，

简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎

么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思

义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因

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为它体积小，通常都安装在被控机械内部。它在整个装置中，起着有如人类头脑

的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分

广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一

旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词

——“智能型”，如智能型洗衣机、智能型电饭煲等。随着集成技术的发展和广

泛应用的迫切需要，单片机的发展十分迅速，其发展趋势具有以下特点：技术高

新化、低功耗、宽电压、高速度、高可靠性、品种多样化。

（3）设计方案与论证：本次设计共包括单片数字频率计的硬件电路可分为:1)

前置整形电路,2)分频电路,3)基准信号源,4)单片机电路:单片机、数据选择器、

键盘、状态指示,5)数字显示电路,稳压直流电源等。

由于频率计所测对象的电路参数各不相同,而且输入信号大多数都不规则的

或者是状态转换不明显,因此要得出准确的频率数据就必须对输入信号进行整

形,通过整形电路,把杂乱的信号转换成容易识别的信号,从而确定频率数据。

根据设计要求,信号频率预设最大值为10MHz,考虑到器件性能与价格等因素,

选择高速低功耗比较器MAX913构成整形电路。比较器的两路输入为模拟信号,输

出则为二进制信号,当输入电压的差值增大或减小时,其输出保持恒定。从这一

角度来看,也可以将比较器当作一个1位模/数转换器(ADC)。

另外由于AT89C52单片机内部定时/计数器的响应频率低于10MHz,当信号输

入为高频时,需先进行分频。分频电路由2片74HC161构成。根据分析,只要对高频

信号(500kHz)进行128分频,即可满足精度要求,也能满足AT89C52计数器的要

求。基准信号源的选择1MHz晶振，单片机选用AT89C52。基于单片机设计的数字

频率计具有原理简单、易于调试和测量方便等优点,主要用来测量低频信号的频

率。由于其测量