论文利用单片机设计频率计

《利用单片机设计频率计》

课程设计说明书

专业班级：

姓 名：

学 号：

指导教师： 唐飞

设计时间: 2013年12月15日

物理与电气工程学院

2013年 12 月 20 日

摘 要

在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。本设计所要介绍的是以单片机89C52为核心设计的一种频率计。在本文的设计采用单片机内部的定时器/计数器对脉宽的机器周期数进行计数,从而求得被测信号的频率值, 最后通过动态显示电路显示数值由于单片机内部振荡频率很高, 所以一个机器周期的量化误差相当小, 可以有效地提高低频信号的测量准确性。

关键词: 单片机,频率计数器,设计,测量准确性

Abstract :In the Electrical Technology,frequency is one of the basic

parameters,What is more ,it connectss with measuring means and measuring reasults of many electrical parameters,so frequency measuring is more important.The design is a frequency counter whose nucleus is singlechip89C52.It uses the timer or counter of singlechip which countes the machine cycle of impulse width,and we will get the frequency results of measured signal. At last,by static displaying circuit and

results.The hunting frequency of singlechip is so high, that the error of machine cycleis slow,so it can improve the measuring veracity of low frequency in effect. Key words : Singlechip Frequency counter Design Measuring veracity

目 录

目 录............................................................... 1

第一章 引言......................................................... 2

第二章 频率计总体方案设计.......................................... 3

2.1 方案设计 .................................................... 3

2.2 方案选择 .................................................... 4

第三章 硬件电路的设计.............................................. 4

3.1 单片机 ..................................................... 4

3.2 显示电路 ................................................... 5

3.3 按键电路 ................................................... 6

第四章 软件电路.................................................... 7

4.1 模块软件说明 ............................................... 7

4.1.1 数码管显示............................................ 7

4.1.2 按键功能获取.......................................... 8

4.1.3 定时，记数的处理...................................... 8

4.1.4 信号产生.............................................. 8

4.2 原理流程图 ................................................. 9

附 录............................................................. 10

结 论............................................................. 13

参考文献........................................................... 14

第一章 引言

频率计数器是测量信号频率的装置, 也可以用来测量方波脉冲的脉宽通常频率以数字形式直接显示出来, 简便易读, 即所谓的数字频率计频率测量对生产过程监控有很重要的作用, 可以发现系统运行中的异常情况, 以便迅速作出处理,传统的频率计采用测频法测量频率, 通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成, 产品不但体积较大, 运行速度慢, 而且测量低频信号时不宜直接采用基于单片机技术,而数字式频率计数器具有操作简单方便、响应速度快、体积小等一系列优点, 可以及时准确地测量低频信号的频率。频率计最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T。在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脉冲，送到主门的一个输入端。主门的另外一个输入端为时基电路产生电路产生的闸门脉冲。在闸门脉冲开启主门的期间，特定周期的窄脉冲才能通过主门，从而进入计数器进行计数，计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值，内部控制电路则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确。

数字频率计是数字电路中的一个典型应用, 实际的硬件设计用到的器件较多, 连线比较复杂, 而且会产生比较大的延时, 造成测量误差、可靠性差。随着复杂可编程逻辑器件( CPLD) 和功能越来越强大的单片机的广泛应用。数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器, 它的基本功能是测量正弦信号、方波信号、尖脉冲信号及其他各种单位时间内变化的物量。在AT89C52单片机上实现的频率计, 整个系统非常精简, 而且具有灵活的现场可更改性。在不更改硬件电路的基础上, 对系统进行各种改进还可以进一步提高系统的性能。该数字频率计具有高速、精确、可靠、抗干扰性强和现场可编程等优点。

第二章 频率计总体方案设计

2.1 方案设计

方案一：

以单片机为核心，利用单片机的计数、定时器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。检测定时器定时t秒内记数器测得的周期脉冲个数N，则信号频率：f=N/t 赫兹。

方案二：

直接测量被测信号的周期T,则由周期与频率的关系知道f=1/T。

2.2 方案选择

比较以上两种方案可以知道，方案一是通过定时记数测量t秒内周期信号的数目，时间越长测得频率值越精确。原理电路简单，调试简单只要改变程序的设定值则可以实现不同频率范围的测试能自动选择测试的量程。而相比较方案二如要测量高频的信号还需要加上分频电路，会增加硬件电路，而且当信号受到干扰时，波形改变测量会出现较大误差。基于上述，所以选择了方案一。

第三章 硬件电路的设计

3.1 单片机

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被

3.2 显示电路 35Mhz，6T/12T可选。 能的I/O 接口用于笔 …… 此处隐藏：6723字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……