高精度单片机频率计的设计

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单片机数字频率计课程设计

单片机数字频率计课程设计

单片机数字频率计课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握单片机的基本原理,理解数字频率计的工作机制。

2. 使学生能够运用单片机编程实现数字频率计的功能,包括计时、计数和显示。

3. 让学生了解数字频率计在实际应用中的重要性,如信号处理、电子测量等领域。

技能目标:1. 培养学生运用单片机进行数字频率计设计和编程的能力。

2. 培养学生运用相关软件(如Keil、Proteus等)进行电路仿真和调试的能力。

3. 提高学生的动手实践能力,学会在实际操作中发现问题、解决问题。

情感态度价值观目标:1. 激发学生对电子技术和单片机编程的兴趣,培养其创新精神和实践能力。

2. 培养学生严谨的科学态度,注重实验数据的准确性和可靠性。

3. 增强学生的团队协作意识,学会在项目合作中相互支持、共同进步。

课程性质:本课程为实践性较强的课程,要求学生在掌握理论知识的基础上,进行实际操作和项目实践。

学生特点:学生具备一定的单片机基础知识,对编程和电路设计有一定了解,但实际操作能力有待提高。

教学要求:结合学生特点和课程性质,注重理论与实践相结合,以项目为导向,培养学生的动手实践能力和创新能力。

通过课程学习,使学生能够独立完成单片机数字频率计的设计和编程任务,达到课程目标所要求的具体学习成果。

二、教学内容1. 理论知识:- 单片机原理和结构:介绍单片机的内部组成、工作原理及性能特点。

- 数字频率计原理:讲解频率的概念、测量原理及其在电子测量中的应用。

- 编程语言:回顾C语言基础知识,重点掌握单片机编程相关语法。

2. 实践操作:- 电路设计:学习使用Proteus软件设计数字频率计电路,包括单片机、计数器、显示模块等。

- 程序编写:运用Keil软件编写数字频率计程序,实现计数、计时和显示功能。

- 仿真调试:在Proteus环境下进行电路仿真,调试程序,确保其正常运行。

3. 教学大纲:- 第一周:回顾单片机原理和结构,学习数字频率计原理。

基于51单片机的频率计设计报告

基于51单片机的频率计设计报告

基于51单片机的频率计设计报告
在该设计报告中,我将介绍基于51单片机的频率计的设计原理、硬件设计和软件设计。

设计原理:
频率计是一种用于测量信号频率的仪器。

基于51单片机的频率计的设计原理是利用单片机的定时计数器来测量输入信号的脉冲个数,然后将脉冲个数转换为频率。

硬件设计:
硬件设计主要包括输入信号的采集电路、计数电路和显示电路。

输入信号的采集电路使用一个比较简单的电路,包括一个电阻和一个电容,用于将输入信号转换为脉冲信号。

计数电路使用单片机的定时计数器来进行计数。

在这个设计中,我们使用TIMER0和TIMER1作为计数器,分别用于测量输入信号的高电平时间和低电平时间,然后将两个时间相加得到一个完整的周期,再根据周期反推频率。

显示电路使用一个LCD模块来显示测量得到的频率。

在这个设计中,我们使用IO口将计算得到的频率发送给LCD模块,通过LCD模块来显示频率。

软件设计:
软件设计主要包括信号采集、脉冲计数和频率计算。

信号采集主要通过定时器的中断来进行。

在采集到一个脉冲之后,中
断程序会使计数器加1
脉冲计数是通过对输入信号高电平时间和低电平时间计数来完成的。

在脉冲计数的过程中,我们需要启动TIMER0和TIMER1,并设置正确的工
作模式和计数值。

频率计算是通过将高电平时间和低电平时间相加得到一个完整的周期,然后再根据周期反推频率来完成的。

最后,将计算得到的频率发送给LCD
模块进行显示。

总结:。

单片机频率计的设计方案

单片机频率计的设计方案
3.3 4040原理图
3.5 显示电路
我们测量的频率最终要显示出来八段LED数码管显示器由8个发光二极管组成。基中7个长条形的发光管排列成“日”字形,另一个圆点形的发光管在数码管显示器的右下角作为显示小数点用,它能显示各种数字及部份英文字母。LED数码管显示器有两种形式:一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的,称之为共阳极LED数码管显示器;另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的,称之为共阴极LED数码管显示器。如下图所示。共阴和共阳结构的LED数码管显示器各笔划段名和安排位置是相同的。当二极管导通时,对应的笔划段发亮,由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。8个笔划段hgfedcba对应于一个字节(8位)的D7、D6、D5、。D4、D3、D2、D1、D0,于是用8位二进制码就能表示欲显示字符的字形代码。
2.2方案论证
方案一:本方案主要以单片机为核心,被测信号先进入信号放大电路进行放大,再被送到波形整形电路整形,把被测得正弦波或者三角波为方波。利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程,并把测出的频率数据送到显示电路显示。
方案二:本方案使用大量的数字器件,被测量信号放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号,其频率于被测信号的频率相同。同时时基电路提供标准时间基准信号,其高电平持续时间1s,当1s信号来到时,闸门开通,被测脉冲信号通过闸门,计数器开始计数,直到1s信号结束闸门关闭,停止计数。若在闸门时间1s计数器计得的脉冲个数为N,则被测信号频率FX=NHZ。逻辑控制电路的作用有两个:一是产生锁存脉冲,是显示器上
在AT89S51提供以下标准功能:4K字节的Flash闪存,128字节的RAM,32个I/O线,看门狗定时器,两个数据指针,两个16位定时器/计数器,5向量两级中断结构,全双工串行端口,片上振荡器和时钟电路。此外,AT89S51设计的静态逻辑操作到零频率和支持两种软件可选电模式。

基于51单片机的高频频率计的设计

基于51单片机的高频频率计的设计

基于51单片机的高频频率计的设计基于51单片机的高频频率计的设计简介:基于51单片机设计了一款测试范围在1 Hz~10 MHz的频率计。

系统通过峰值有效电路和有效值电路将正弦渡、方波和三角波转化为直流信号送入单片机,通过编写相应的程序计算出其有效值和峰峰值的比,实现自动检测的目的,并由显示电路显示测量结果。

该系统电路简洁、软件编写简单、调试难度低。

摘要基于51单片机设计了一款测试范围在1 Hz~10 MHz的频率计。

系统通过峰值有效电路和有效值电路将正弦渡、方波和三角波转化为直流信号送入单片机,通过编写相应的程序计算出其有效值和峰峰值的比,实现自动检测的目的,并由显示电路显示测量结果。

该系统电路简洁、软件编写简单、调试难度低。

目前在频率测量领域中,对于高频率信号高精度测量大都使用ARM、FPGA等高速处理器加专用计数芯片来完成。

但这种方法程序编写复杂,并且其处理器外围电路复杂,这增加了其调试难度,降低了可操作性。

文中设计的高频信号频率计,除数据处理和显示交由单片机负责外,测频核心电路用经检测的模拟电路完成,该高频频率计电路简洁,软件编写简单,降低了调试难度的同时增强了其操作性。

1 系统总体设计方案系统以STC80C51为核心,设计了一款测试范围在1 Hz~10 MHz的频率计。

该系统主要设计思想是通过峰值有效电路和有效值电路将正弦波、方波、三角波转化为直流信号,送入单片机,通过编写相应的程序计算出其有效值和峰峰值比,实现自动检测的目的,最后通过显示电路显示测量结果。

系统分为:缓冲器、峰值检测电路、有效值检测电路、分频电路、模式转换、最小系统和显示电路。

总体设计方案如图1所示。

基于51单片机的高频频率计的设计输入信号i经过缓冲器处理分为3路输出,依次作为峰值检测电路、有效值检测电路和分频器电路的输入信号。

经峰值检测电路和有效值电路处理后,输出直流信号O1、O2,经分频器分频后输出方波信号O3。

O1和O2经过A/D模数转换后输入单片机,在单片机中进行处理比较峰值和有效值的关系从而达到自动确定信号类型的功能。

基于AT89C51单片机频率计的设计(含程序)

基于AT89C51单片机频率计的设计(含程序)

AT89C51单片机频率计的设计摘要基于在电子领域内,频率是一种最基本的参数,并与其他许多电参量的测量方案和测量结果都有着十分密切的关系。

由于频率信号抗干扰能力强、易于传输,可以获得较高的测量精度。

因此,频率的测量就显得尤为重要,测频方法的研究越来越受到重视。

频率计作为测量仪器的一种,常称为电子计数器,它的基本功能是测量信号的频率和周期频率计的应用范围很广,它不仅应用于一般的简单仪器测量,而且还广泛应用于教学、科研、高精度仪器测量、工业控制等其它领域。

随着微电子技术和计算机技术的迅速发展,特别是单片机的出现和发展,使传统的电子侧量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化,形成一种完全突破传统概念的新一代侧量仪器。

频率计广泛采用了高速集成电路和大规模集成电路,使仪器在小型化、耗电、可靠性等方面都发生了重大的变化。

目前,市场上有各种多功能、高精度、高频率的数字频率计,但价格不菲。

为适应实际工作的需要,本次设计给出了一种较小规模和单片机(AT89C51)相结合的频率计的设计方案,不但切实可行,而且体积小、设计简单、成本低、精度高、可测频带宽,大大降低了设计成本和实现复杂度。

频率计的硬件电路是用Ptotues绘图软件绘制而成,软件部分的单片机控制程序,是以KeilC做为开发工具用汇编语言编写而成,而频率计的实现则是选用Ptotues仿真软件来进行模拟和测试。

关键词:单片机;AT89C51;频率计;汇编语言选题的目的意义数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。

其基本原理就是用闸门计数的方式测量脉冲个数。

频率是单位时间( 1s )内信号发生周期变化的次数。

如果我们能在给定的 1s 时间内对信号波形计数,并将计数结果显示出来,就能读取被测信号的频率。

数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间,同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号,然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数,将其换算后显示出来。

基于单片机的高精度频率计设计

基于单片机的高精度频率计设计

基于单片机的高精度频率计设计.txt单身很痛苦,单身久了更痛苦,前几天我看见一头母猪,都觉得它眉清目秀的什么叫残忍?是男人,我就打断他三条腿;是公狗,我就打断它五条腿!本文由roufeng290贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。

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微处理器应用!! 电 ! 子 ! 测 ! 量 ! 技 ! 术 " # % ( * ,% ’ ! " . !!! ! $ &’ # )! + !)! $ $ #-’& & /第0 卷第2期 1 03 年5 月! 34 3基于单片机的高精度频率计设计卢飞跃! 广州番禺职业技术学院广州 2 5 W " 576 摘 ! 要!介绍了基于 * W 系列单片机的高精度频率计的设计方案! 描述了它的系统组成" 工作原理和软件设计# 此 $1 外! 阐述了利用单片机实现多周期同步法测量频率的方法! 包括同步接口电路设计和测量原理#该频率计采用单片机与频率测量技术相结合! 利于多周期同步测量法的实现和灵活的测量自动控制! 并且大大提高了测量的精度# 关键词!高精度$频率计$单片机$同步法;/ )+ - , (&B, =-" + #K -* < $#./0+ ED " "B #* ")(- %)7 -- &- )L /" =F FXB = O%8 O ?O= FUIJC >C#I @ ! F > c ? 5 7 6 I5 / &$ $ =HN > H88 ?J B== 8= >* W B@=CB ? P JK N .$ * ’ < =B B= 9 F 8<@ KC B>E= F >O A 8F= =JA JK9NH? $ 1+>I> ! PKJ >I K CP= 8 HNEQ K E Q8=P?B= S >J=P PK J=A J? E >KH CH $ =@ >KI =B B@ ? =8 ? 8 PB BI ! > ?J 8= I B > ? K KMHH ( < 8 = ! < =< H? @ N ><? ? NA IROI E= F >O A 8F= =JQJ #)B 8 ?H CN= !>IH> J=+ ><? ? N >=EC C CB JC = N I B FNH BCFB@ < O CK> F BJK8= B F N N K J O CK> F F B C KG =CR =NK A > B<+ ! F?C >KI8 H<@R 8 HJ=A 8F= =JPBCP= (N=N ?8<==J=N ><? ? 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NA J? $ KG =C == $ #) O CK> F =< H 6 7 +0 <(! 引 ! 言在电磁量的测量中! 间和频率的测量可以达到最高时的精确度#因此! 将任何其它物理量转换成时间或频率后进行测量! 精确度基本上取决于转换精度! 对提高时其这间和频率测量的精确度和自动化程度! 有重要的现实具意义# 多周期同步测量频率方法具有精确度高" 量迅速" 测容易实现测量过程自动化等一系列优点! 成为目前频率已测量的重要方法#而单片机内部具有定时(计数器和高稳定度的标准频率源等硬件资源以及灵活的软件运算和控制功能! 十分方便地对外部信号进行计数! 且可以实能并现逻辑控制及数据运算# 采用单片机与频率测量技术相结合可大大提高频率计的自动化程度和灵活性! 用多周期同步法可提高测频采的精确度#本文设计的频率计就是基于上述设计思想# 图 5! 硬件系统框图的同步接口电路! 该同步控制接口电路是根据多周期同步法测频设计的# 在同步控制接口电路与单片机内部计数器特性以及软件共同控制下! 设定时间内! 用单片机在利内部的两个计数器分别对外部被测信号和内部时钟周期信号进行同步计数! 计数的结果暂存于单片机内部# 在测量结束后! 通过单片机进行计算得到测量结果# 单片机系统包括单片机" 盘和显示器等! 要负责键主控制整个频率计的工作" 入操作信号" 量数据的处理! 输测以及测量结果的显示等! 是系统的核心#采用的 *$ 1 2 W #0 系列单片机! 内部包含有程序存贮器和 6 个计数器#)! 系统组成与工作原理基于单片机的高精度频率计的原理如图 5 所示# 输入通道由阻抗变换器" 带放大器和整形电路组宽成#输入通道的作用是将被测信号进行放大整形! 换成变作为同步接口电路的输入信号#由 $ " 电平的脉冲波形! $ 于采用单片机作为控制和处理! 计了与通常频率计不同设*! 基于单片机的多周期同步测频原理基于 *$ 1 2 系列单片机采用多周期同步测量频率 W #0 时! 充分利用其内部的资源和软件控制功能! 合简单要配的同步接口电路! 达到同步计数的要求# 其同步控制接口电路如图 0 所示# 单片机 *$ 1 2 内部 $ 设为5 位计数器! 于对用 W #0 3 4)1 ) 4基于单片机的高精度频率计设计 !!!!!!!! 卢飞跃!被测信号第2期由图 6 可知! 3 对被测信号计数的计数值 J! 5 对内 $ $ 平部周期的计数值 F # 设内部周期的平均频率为 5F % 均周期为 AF & 对被测信号的平均频率为 5J % 均周期为 ! 平 ! 有 AJ & 二者计数时间相同!J[AJ ZF [AF则J 5; Z 5F F 根据上述的多周期同步测量法分析可知! 3 和 $ 的 $ 5 启停是同步的! 的计数正确! 计数误差! 只有单片机无而 J 内部时钟频率存在 f5 的计数误差#,! 软件设计在基于单片机的频率计中! 单片机负责控制’测量’计算等#具体地说! 片机要执行按键分析及处理’态扫单动描显示’测量控制与计数’量结果数据处理等工作# 控测图 0! 同步控制接口电路制单片机的软件包括主程序’示子程序’分析及处理显键子程序’数据处理子程序’时中断处理子程序等# 其基定本工作流程如图 7 所示#外部输入的被测信号进行计数! 且设置启停同时受 $ 3 并 % 和( 3 共同控制"5 设为 5 位计数器! 于对内部周期用’$ $ 4 进行计数! 并且设置启停同时受 $ 5 和 ( 5 共同控制" % ’$ 实 $ 设置为 5 位定时器和中断工作模式! 现对测量时间 0 4 的定时# 图 0 中!5 和 V 为上升沿触发的 V 触发器#其工作V 0 过程为$ 测量前! 单片机 U 3 输出低电平 3 使 V 输在由 5S 5 出为 3!0 输出为 5" 后由 U 3 置 5!5S 清 3! 动测然启 V 5S U 5 量! 定时器 $ 定时开始计时#当被测信号 ! 的上升沿到 0 ; 来时! V 输出翻转为 5! 使 5 单片机的( 3 和( 5 同时变’$ ’$ 为高电平! 同时启动 $ 和 $ 开始计数! 现二者计数开实 3 5 始的同步#$ 和 $ 开始计数时! 同时启动 $ 定时开始# 3 5 0 当 $ 的定时间一到! 请中断! U 5 置 5! V 输出申由 5S 使 0 0 翻转为3#但 V 仍维持高电平状态! 3 和 $ 并不立即停 5 $ 5 止计数#此后直至被测信号 ! 的下一个上升沿到来将 V 5 ; 输出翻转为 3!3 和 $ 同时停止计数! 达到计数结束同步 $ 5 的目的#到此完成了一个测量频率的过程! 后的被测信以电只号 ! 不再起作用! 路处于闭锁状态! 有重置 U 3 复 5S ; 位! 才能进行下一次测量#测量原理波形如图 6 所示#图 7! 基本工作流程图主程序在完成初始化工作如设置定时器 $ ’ 5’ 0 3$ $ 等工作方式后! 示初始值! 入按键输入分析及处理程显进序#按下测量键后开始测量! 至测量结束后! 测量数直对据进行数据计算! 并及时由显示子程序显示测量结果# 进入测量键处理子程序! 出起动测量的信号 % 电发高平& 启动 $ 定时开始工作! 回主程序# 随后!’$ ( ! 返 0 ( 3 同时启动 $ 和 $ 开始 ( 5 响应起动测量的工作脉冲! ’$ 3 5 自动计数# 当设定定时时间一到! 进入 $ 定时中断服务子程序!0 结束测量! 发结束测量的工作信号 % 电平 & 并且设置测低 ! 量完标志% 主程序判断测量是否结束用& 返回# 随后! 供 !图 6! 基于单片机的多周期同步测频波形图同 ( 3( 5 响应结束测量的工作脉冲! 时自动停止 $ ’$ ( ’$ 3 和 $ 工作# 5" 下转第 5 3 页# 2 )1 ) _1 !第0 卷电!子!测!量!技!术系统相对于软件性能有极大的提升! 软 !! 由图 2 可知" 件系统在 7 3 ) P 左右的流量下就已经出现丢包的情 3 9N 况!而且" 如果流量中短包的比例增大时" 包率会急剧丢地增多!而本系统在 54 3 ) P 以下都能以接近于零的 3 9N 并且基本不受包长变化的影响! 丢包率工作"3! 结 ! 论本文提出了一种基于 "> T 操作系统的高速网络数 BF 据分流系统的设计! 该方案提出了一种软硬件结合的思将规则以软件和硬件 0 种形态设置到系统中去! 使得路" 软硬件协同完成网络数据分流的功能! 该方案同时具有软件的灵活性和硬件的快速性的优点!突破了传统网络数据分类系统的性能瓶颈" 实际测在试中" 以达到对 0 路千兆以太网数据并行处理的性能可图 7! 中断处理流程要求!参考文献,! 结果分析本系统已经成功地在一台 "> T 服务器上得以实现! BF 并使用 + 8JYJ 测试工具模拟真实网络环境" 系统进对 AK B N 行了测试!为了与软件解决方案进行对比" 时直接使用同性 "9 CP 进行了测试! 并对丢包率进行了对比" 能分析 BP8 如图 2 所示!# $ ?B V @? >B ) K YIB X IB %N? .8IC 5 !" K N =B8 > " 8B 8H " FM? BN " B>F8 ? : K>B U? I @ 8 H ?JAcJ > ? ?J 8=9NH 8= > S KEB B> > PB B8 ? ENEQ KR8= B B >J ?d8 8OB 8 P CJ > # $ ?N V C H@ =Q KR>IN PI 8 ? N D S# K? F8 =I N B B * KcB0R3 0 ?B?(8O 9Fc"75 5 1$ K " I S > J # $ = < )" 8F *" Bd > $:S>?PKJ @ A A K 0 !; I N YN !C = (CK ?8 > = ?O B A > @ A > BJ NK == =Q K >=ECN# $( 8 8 = =J >?F=R MI>J ?dBJK8= # S> I U?=H>N? ? (JK? >CN:S KC=B@ E- J >=C > =J # $ BKNE # K ?8 ? S )C??J ; > ? N HB= 6 !)C??J ?PKJ > B BKNE BH Q K K M HMIP =J d N # Y & $ <J &% ==? A > B V % " S JP % QQQSAC??J J BKNE S C A Hd S ? % H% # $ ? 8< > # K= " *=N> K % 9> ". = j ? < 7 !D >J8 ?9J IN8 H? FBB K@ K8R - KA > "> T HM = HB= ’K =B ? (# $ & 8J 8 S BF =B K K 6H H B> ) S i C M J %BO a * NC JN > "3 2S =I I N?B = (C0 3 8 图 2! 丢包率性能对比图%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% ! 上接第 1 页" _ 参考文献3! 结束语频率计采用单片机与频率测量技术相结合" 于多周利期同步测量法的实现和灵活的测量自动控制" 且大大提并则高了测量的精度!如果提高时基频率或延长测量时间" 还可以进一步提高测量的精确度! 另一方面" 分利用单充片机内部硬件资源和软件功能" 可以大大减少硬件电路将的复杂性" 电路结构更加简洁" 利于提高频率计的工使有作可靠性! 经设计与运行测试" 现在测量频率的范围只是 5 - # 3 c 同 0 )- " 果将前向通道改成更宽频带的通道" 时选用 c如时基频率更高的单片机类型" 容易扩展频率计的测量很范围!# $ 沈跃" 黄延军" 君 S基于精密二极管线性系统幅频特马 5! 性自动测量#$ 电子测量技术"3 7 7 &_S DS 0 3 ’ (2 # $ 牟方锐" 马杨云" 王章瑞 S 可编程定时计数器 V 0 70 在 0! W 2R 频率测量中的应用#$ 电子技术"3 6"3 7 &17 DS 0 3 6 ’ (7R0S # $ 陈晓荣" 蔡萍 S 基于单片机的频率测量的几种实用方法 6! #$ 工业仪表与自动化装置"3 6"5 &37 DS 0 3 ’ (7R0S # $ 张杰" 姚剑" 叶林" 李昌禧 S频率测量的新方法#$ 工业 7! DS 仪表与自动化装置" 3 6 5 &64 0 3 ’ (4R4S # $ 徐爱钧 S智能化测量控制仪表原理与设计 # $ 北京& 2! ) S 北京航空航天大学出版社"1 2S 51 # $ 刘军华 S现代检测技术与测试系统设计 # $ 西安& 西 4! ) S 安交通大学出版社"1 1S 51)53) 2基于单片机的高精度频率计设计作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:卢飞跃, Lu Feiyue 广州番禺职业技术学院,广州,511483 电子测量技术 ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY 2006,29(5) 7次参考文献(6条) 1.沈跃.黄延军.马君基于精密二极管线性系统幅频特性自动测量[期刊论文]-电子测量技术 2004(04) 2.牟方锐.马杨云.王章瑞可编程定时计数器D8254-2在频率测量中的应用[期刊论文]-电子技术 2003(04) 3.陈晓荣.蔡萍基于单片机的频率测量的几种实用方法[期刊论文]-工业仪表与自动化装置 2003(01) 4.张杰.姚剑.叶林.李昌禧频率测量的新方法[期刊论文]-工业仪表与自动化装置 2003(01) 5.徐爱钧智能化测量控制仪表原理与设计 1995 6.刘君华现代检测技术与测试系统设计 1999相似文献(10条) 1.期刊论文闵祥娜.Min Xiangna 基于TDC-GP1的高精度宽量程频率计设计 -中国科技信息2009,""(11)介绍了利用低成本单片机控制高精度时间测量芯片TDC-GP1实现宽量程高精度频率计设计的方法,简单分析了TDC-GP1的结构和性能特点,对频率计的硬件系统和软件系统进行了介绍,并分析了频率测量的精度.2.学位论文邹魏华低成本高精度相检宽带频率计的开发 2008本文主要论述了低成本高精度相检宽带频率计的研制目的和具体实现方案。

毕业设计-用单片机实现频率计的设计

毕业设计-用单片机实现频率计的设计

毕业设计-用单片机实现频率计的设计目录1 单片机概述 (1)1.1什么是单片机 (1)1.2 单片机的应用 (2)1.3 单片机历史及发展趋势 (2)1.4 单片机应用系统的结构及其必需的外接电路 (3)1.4.1 51单片机最小系统 (3)1.4.2 晶振电路 (3)1.4.3 复位电路 (4)1.4.4 定时计数器的原理 (5)2 频率计方案选定 (8)2.1 频率计概述 (8)2.2 频率测量仪的设计思路与频率计算 (8)2.3方案设计 (8)2.3.1 方案一 (9)2.3.2 方案二 (10)2.3.3 两种方案的比较 (11)3 系统软件设计 (12)3.1 频率计仿真模型 (12)3.2液晶显示部分程序设计 (13)3.3 频率测量部分设计 (17)3.3.1 方案一程序设计 (17)3.3.2 方案二程序设计 (18)3.4 频率计仿真结果 (20)3.5 PCB设计 (22)4 焊接及系统的测试 (23)5 总结 (26)1 单片机概述1.1什么是单片机单片机就是一种微型计算机,是一种“程序存储式”计算机。

它是在一块硅片上集成了中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、程序存储器(ROM或EPROM)、定时/计数器以及各种I/O接口,也就是集成在一块芯片上的计算机。

微处理器CPU主要由:运算器、数据总线、控制器组成。

同时,单片机具有优异的性价比,而且集成度、可靠性高,但受集成度限制,片内存储器容量较小(一般内ROM:8KB以下,内RAM:256KB以内),单片机的控制功能强,易于开发和扩展,可构成各种规模的应用系统。

MCS51单片机基本组成如图1所示。

图1 MCS-51单片机基本组成单片机是靠程序运行的,并且可以修改。

通过不同的程序实现不同的功能,尤其是特殊的独特的一些功能,这是别的器件需要费很大力气才能做到的,有些则是花大力气也很难做到的。

一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列,或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话,电路一定是一块大PCB板!但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机,结果就会有天壤之别!只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能,高效率,以及高可靠性!1.2 单片机的应用目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

用51单片机完成等精度频率测量仪的设计毕业论文

用51单片机完成等精度频率测量仪的设计毕业论文
(3)proteus上进行画图;
(4)编写软件;
(5)系统调试,仿真。
2等精度频率计的原理与应用
2.1 等精度频率计的原理
频率计的核心为单片机对数据的运算处理,而此等精度测量方法是以同步门逻辑控制电路为核心的。同步门逻辑控制电路由D触发器构成。
基本频率测量要求:
幅度:0.5V~5V
频率:1Hz~500kHz
用51单片机完成等精度频率测量仪的设计毕业论文
1 绪 论
1.1 数字频率计简介
数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它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,方波信号以及其他各种单位时间变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中,由于其使用十进制数显示,测量迅速,精度高,显示直观,所以经常要用到数字频率计。
国际国通用数字频率计的主要技术参数:1.频率测量围:电子计数器的测频围,低端大部分从10Hz开始;高端则以不同型号的频率计而异。因此高端频率是确定低、中、高速计数器的依据。如果装配相应型号的变频器,各种类型的数字频率计的测量上限频率,可扩展十倍甚至几十倍。2.周期测量围:数字频率计最大的测量周期,一般为10s,可测周期的最小时间,依不同类型的频率计而定。对于低速通用计数器最小时间为1ys;对中速通用计数器可小到0.1ys。3.晶体振荡器的频率稳定度:是决定频率计测量误差的一个重要指标。可用频率准确度、日波动、时基稳定度、秒级频率稳定度等指标,来描述晶体振荡器的性能。4.输入灵敏度:输入灵敏度是指在侧频围能保证正常工作的最小输入电压。目前通用计数器一般都设计二个输入通道,即d通道和月通道。对于4通道来说,灵敏度大多为50mV。灵敏度高的数字频率计可达30mV、20mV。5.输入阻抗:输入阻抗由输入电阻和输入电容两部分组成。输入阻抗可分为高阻(1M//25PF、500k//30PF)和低阻(50)。一般说来,低速通用计数器应设计成高阻输入;中速通用计数器,测频围最高端低于100MHz,仍设计为高阻输入;对于高速通用计数器,测频>100MHz, 设计成低阻 (50Q) 输入,测频<100MHz,设计成高阻(500k//30PF)输入。

基于51单片机数字频率计的设计

基于51单片机数字频率计的设计

基于51单片机数字频率计的设计在电子技术领域中,频率计是一种常见的测试仪器,它可以用来测量信号的频率。

在本文中,我们将通过介绍基于51单片机数字频率计的设计实现来了解它的工作原理和设计流程。

1. 确定设计需求在进行任何项目之前,我们需要明确自己的设计需求。

对于频率计而言,它的主要需求就是准确地测量信号的频率。

因此,我们需要确定我们需要测量的频率范围和精确度。

2. 确定硬件设计在确定了设计需求之后,我们需要确定硬件设计。

对于数字频率计而言,它需要一个计数器来计算信号的脉冲数量。

在本设计中,我们采用74LS90计数器芯片来实现计数功能。

我们还需要一个51单片机来读取计数器的计数值,并将其转换为对应的频率值。

另外,我们还需要硬件板、LCD显示屏、按键等元件来搭建数字频率计的电路结构。

3. 确定软件设计硬件设计完成后,我们需要开发相应的软件来实现我们的需求。

在本设计中,我们使用KEIL C51软件来编写51单片机的程序。

编写软件的主要步骤是读取计数器计数值、计算出对应的频率值、将频率值显示在LCD屏幕上,并实现按键控制。

我们需要将这些步骤按照程序流程依次实现。

4. 进行测试在软件编写完成后,我们需要对数字频率计进行测试,以确保其满足我们的需求。

我们可以使用信号发生器给数字频率计输入不同频率的信号,然后观察LCD屏幕上显示出来的相应频率值是否准确。

如果测试结果不满足我们的需求,则需要对硬件或软件进行优化或调试,直到数字频率计能够正常工作为止。

总之,基于51单片机的数字频率计设计是一个较为简单的电子设计项目。

通过上述步骤的详细介绍,我们了解了数字频率计的设计流程和工作原理,并明确了设计中需要注意的细节和注意事项。

希望能够对大家理解数字频率计的设计过程有所帮助。

基于单片机的频率计的设计

基于单片机的频率计的设计

基于单片机的频率计的设计一、频率计的基本原理频率是指单位时间内信号周期性变化的次数。

频率计的基本原理就是在一定的时间间隔内对输入信号的脉冲个数进行计数,从而得到信号的频率。

常用的测量方法有直接测频法和间接测频法。

直接测频法是在给定的闸门时间内测量输入信号的脉冲个数,计算公式为:频率=脉冲个数/闸门时间。

这种方法适用于测量高频信号,但测量精度会受到闸门时间和计数误差的影响。

间接测频法是先测量信号的周期,然后通过倒数计算出频率。

其适用于测量低频信号,但测量速度较慢。

在实际设计中,通常会根据测量信号的频率范围选择合适的测量方法,或者结合两种方法来提高测量精度和范围。

二、系统硬件设计1、单片机选型在基于单片机的频率计设计中,单片机是核心控制部件。

常用的单片机有 51 系列、STM32 系列等。

选择单片机时需要考虑其性能、资源、价格等因素。

例如,对于测量精度和速度要求不高的应用,可以选择51 单片机;而对于复杂的系统,可能需要选择性能更强的 STM32 单片机。

2、信号输入电路为了将输入信号接入单片机,需要设计合适的信号输入电路。

一般需要对输入信号进行放大、整形等处理,使其成为标准的脉冲信号。

常见的整形电路可以使用施密特触发器来实现。

3、显示电路频率计的测量结果需要通过显示电路进行显示。

常用的显示器件有液晶显示屏(LCD)和数码管。

LCD 显示效果好,但驱动较为复杂;数码管显示简单直观,驱动相对容易。

4、时钟电路单片机需要一个稳定的时钟信号来保证其正常工作。

时钟电路可以采用外部晶振或内部振荡器,根据系统的精度和稳定性要求进行选择。

5、复位电路为了确保单片机在系统启动时能够正常初始化,需要设计复位电路。

复位电路可以采用上电复位和手动复位两种方式。

三、系统软件设计1、主程序流程系统启动后,首先进行初始化操作,包括设置单片机的工作模式、初始化显示、设置定时器等。

然后进入测量循环,等待输入信号,在给定的闸门时间内进行计数,并计算频率,最后将结果显示出来。

基于单片机的电子频率计的设计毕业设计

基于单片机的电子频率计的设计毕业设计

毕业设计(论文)题目:基于单片机的电子频率计的设计论文摘要本文介绍了一种基于单片机的电子频率计的设计方法。

此电子频率计以AT89C51单片机为控制核心,可将外部的频率脉冲信号通过单片机计数端输入,由定时器/计数器T0负责定时,定时器/计数器T1负责对被测信号计数,一旦T0定时时间到,立刻终止T1的计数,此时T1的计数值便是单位时间内的脉冲个数,我们将T0的定时时间设为1s,当T0定时满1s后,立即停止T1计数,此时T1的计数值即为被测信号的频率。

该频率计的测量范围为1Hz~65534Hz,被测脉冲信号的频率可以随时进行调整,通过LCD液晶显示模块对被测信号的频率进行实时显示。

该系统包括被测频率脉冲信号、单片机晶振电路、以AT89C51单片机为核心的频率测量模块、LCD液晶显示模块。

关键词:频率计;AT89C51;脉冲信号;LCD显示模块AbstractThis article tells the story of a kind of based on SCM electronic frequency meter design method.The electronic frequency plan to AT89C51 as control core, But will the frequency of the external pulse signal through the single-chip microcomputer count the input ,The timer/counter T0 prearcing responsible for timing,The timer/counter T1 is responsible to the measured signal count,Once the prearcing time to time ,Immediately terminate the T1 count ,At this time the count value T1 unit of time is the number of the pulse ,We will regularly to set a time of the prearcing 1 s , When prearcing time full 1 s , Stop immediately T1 count ,At this time the count value which is T1 tested the frequency of the signal. The frequency of measurement of the indicator a range of 1 Hz ~ 65534 Hz, tested pulse the frequency of the signal can be adjusted at any time, through the LCD display modules to be measured the frequency of the signal for real-time display. The system includes tested frequency pulse signal and single-chip microcomputer crystals circuit, AT89C51 frequency measurement modules, LCD module.Key Words:The frequency meter;AT89C51;pulse signal;LCD display module目录论文摘要 (I)Abstract (II)第1章引言 (1)1.1频率计的概述 (1)1.2频率计的基本原理 (2)1.3频率计的应用范围 (2)1.4本频率计设计任务的主要内容 (3)第2章系统的总体方案设计 (4)2.1测频的原理 (4)2.2总体思路 (4)2.3具体模块 (5)第3章硬件电路设计 (6)3.1 AT89C51主控制器模块 (6)3.2 晶振电路 (10)3.3 频率脉冲信号 (11)3.4 LCD液晶显示模块 (11)第4章系统的软件设计 (15)4.1 频率测量模块 (15)4.2 液晶显示模块 (18)第5章频率计的系统调试与仿真 (21)5.1 KEIL中对程序的调试 (21)5.2 Protues中对系统的仿真 (21)总结 (25)参考文献 (26)附录1 硬件电路 (27)附录2 系统程序 (28)第1章引言频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。

毕业设计基于单片机的频率计设计

毕业设计基于单片机的频率计设计

常州信息职业技术学院电子与电气工程学院
毕业设计论文
Abstract
Among electronic technology, frequency is one of the most basic parameter s,and result of measuring have a very close relation to a lot of electric paramet ers, so the measurement of frequency seems even more important. Frequency co unter can take the system with pure hardware circuitry. It includes the signal in put, signal amplification, signal selection, the clock provides the data display m odules. In order to realize the counting of intellectualityexamines frequently, real ize a wide-range, high-accuracy cymometer, an effective method is to use one-c hip computer for the design of the cymometer. Thissubject recommends regardin g 51 Single-Chip computer as the key device, include signal input, signalamplif y, signal choose, clock offer, data person who reveal function digital design me thod of cymometer of module still in addition.The hardware circuit of the cymo meter is drawing with Protel mapping software,the one-chip computer control pr ocedure of the software part, wrote the assembler language. Because originally design the design method to adopt module, improve the range of measuring fre quency. And the drawing of this design,including hardware and software progra mming Keywords: Measurement; Cymometer;Single-Chip computer; Compilation

基于单片机的高精度数字频率计的设计与实现

基于单片机的高精度数字频率计的设计与实现

示 频率 值 。这 种方法 测量精 确度 高、快速 ,适合 不同频 率、不
同精确度测 频的需要 。
沿 时,计数 自动加 1 。计 时结束 时,判 断当前 的状态 否为分频 ,
然后对 当前 的数据进行相应 的处理 。 3 . 3数据运算 根 据计数 的值与 定时 中断的计数 值,进行运 算 ,然后 计算
2 . 1放大 电路
第一 行显示 频率 的数值 ,保 留 4 位小数 , 自动 显示频 率的
单位:H z ,k H z 和 删Z ;
第 二行 显示被 检测信 号 的周 期信 息,保 留 4位 小数 , 自动
显示周 期的单位 :S ,m s和 u S 。
通 过精确 的计算 ,实现 了数 字频率 计 的高精 度等级 的测量
随着 现代科技 的发展 ,基于数字式频率计组成 的各种测量仪器、
控制 设备 、实时监测系统 己应用到国际民生 的各个方面。
对于频率 较高的信 号,启动分频 电路:二分频 或者 四分频 , 将信 号的频率 降低 到 5 1 单片机 可 以检测 出来的范围 内。对于频 率小于 I O M H z的信号 ,可 以直接进入 M C U的输入端 口。 2 . 4 M C U控制 电路
可 以显示 1 6个字符 ,包括数字和英文字符。
3数 字频 率计 软件 设计
软件程序 包括如 下 3个部分: 3 . 1初 始化 初 始化 包括:系 统的设置 、液 晶屏的初始化 和显 示和定 时 中断的参数设置 。 3 . 2信 号检测和计数 在完成 初始化后 ,对信 号进行检 测,每 当检测到 一个 下降
技术交流
基于单 片机 的高精度数 字频率计 的设计 与实现
。 康 嘉 宁 杨抒 浓 王 云 天 付 日 口 华 沈阳 工学 院信 息 与控 制学 院

基于STC15单片机的高精度频率计设计

基于STC15单片机的高精度频率计设计

2017年软 件2017, V ol. 38, No. 12作者简介: 齐宣,硕士研究生,研究方向为:通信信号处理技术;邵玉斌,硕士,教授,硕士生导师,研究方向为:移动通信和个人通信系统;杨道福,硕士研究生,研究方向为通信信号处理技术。

基于STC15单片机的高精度频率计设计齐 宣,李一民,邵玉斌,龙 华,杨道福(昆明理工大学 信息工程与自动化学院,云南 昆明 650504)摘 要: 本文提出一种基于STC15W4K48S4单片机的高精度数字频率计的设计方法,内部软件设计采用多周期同步测量法实现,设计中对测量的数据进行相应的调整减少误差。

由于采用了32 MHz 的晶振,测量范围可在1 Hz ~ 10 MHz ,并且在高频下误差相对很小。

本次设计给出的频率计的设计方案,不但切实可行,而且设计简单、成本低、可测频带宽,大大降低了设计成本和实现复杂度。

关键词: 精度; 单片机; 频率计中图分类号: TP368 文献标识码: B DOI :10.3969/j.issn.1003-6970.2017.12.043本文著录格式:齐宣,邵玉斌,杨道福. 基于STC15单片机的高精度频率计设计[J]. 软件,2017,38(12):220-222Design of High Precision Frequency Meter with STC15QI Xuan, LI Yi-min, SHAO Yu-bin, LONG Hua, YANG Dao-fu(College of Information Engineering and Automation , Kunming University of Science and Technology , Kunming 650504, China )【Abstract 】: This article presents a high-precision digital frequency meter design method based on sigle chip computer STC15W4K48S4, the mater adopts the method called ‘Mutli-Period Synchronism’to realize the design, and adjust the measured data accordingly to reduce the error. As a result of the use of 32 MHz crystal,the meter can measure the frequency from 1 Hz to 10 MHz, and the error is relatively small at high frequencies. The design given in this article, not only pracyical, but also simple, and wide frequency range can be measured. It has a cer-tain application.【Key words 】: Precision, MCU, Frequency meter0 引言频率是电子技术中最基本的参数之一,并且与其它许多电参数的测量方案和测量结果都有密切的关系,因此频率的测量显得非常重要[1]。

毕业设计单片机数字频率计

毕业设计单片机数字频率计

1绪论频率测量在科技研究和实际应用中的作用日趋重要。

传统的频率计通采纳组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成,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利用。

频率信号抗干扰性强、易于传输 ,能够取得较高的测量精度。

同时 ,频率测量方式的优化也愈来愈受到重视.并采纳 AT89C51 单片机和相关硬软件实现。

MCS—51系列单片机具有体积小,功能强,性能价钱比较高等特点,因此被普遍应用于工业操纵和智能化仪器,仪表等领域。

咱们研制的频率计以89c51单片机为核心,具有性能优良,精度高,靠得住性好等特点。

实现一个宽频域,高精度的频率计,一种有效的方式是:在高频段直接采纳频率法,低频段采纳测周法。

一样的数字频率计本身无计算能力因此难以利用测周发,而用89c51单片机组成的频率计却很容易做到这一点。

对高频段和低频段的划分,会直接阻碍测量精度及速度。

经分析咱们将f=1MHz做为高频,采纳直接测频法;将f=1Hz做为低频,采纳测周期法。

为了提高测量精度,咱们又对高低频再进行分段。

以89C51单片机为操纵器件的频率测量方式,并用C语言进行设计,采纳单片机智能操纵,结合外围电子电路,得以高低频率的精度测量。

最终实现多功能数字频率计的设计方案,依照频率计的特点,可普遍应用于各类测试场所。

在基础理论和专业技术基础上,通过对数字频率计的设计,用十进制数字来显示被测信号频率的测量装置。

以精准迅速的特点测量信号频率,在本设计在实践理论上锻炼提高了自己的综合运用知识水平,为以后的开发及科研工作打下基础。

表1 频率测量方式直读法又称无源网络频率特性测量法;比较法是将被测频率信号与已知频率信号相较较 ,通过观、听比较结果 ,取得被测信号的频率;电容充放电式计数法是利用电子电路操纵电容器充放电的次数 ,再用电磁式仪表测量充放电电流的大小 ,从而测出被测信号的频率值;电子计数法是依照频率概念进行测量的一种方式 ,它是用电子计数器显示单位时刻内通过被测信号的周期个数来实现频率的测量。

基于单片机的数字频率计的设计

基于单片机的数字频率计的设计

1前言频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。

由于频率信号抗干扰性强,易于传输,因此可以获得较高的测量精度。

随着数字电子技术的发展,频率测量成为一项越来越普遍的工作,测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。

1.1频率计概述数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。

它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、方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。

在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中,由于其使用十进制数显示,测量迅速,精确度高,显示直观,经常要用到频率计。

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组成,产品不但体积大,运行速度慢而且测量低频信号不准确。

本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计,测量准确度高,响应速度快,体积小等优点。

1.2频率计发展与应用在我国,单片机已不是一个陌生的名词,它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。

单片机作为最为典型的嵌入式系统,它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。

单片机已成为电子系统的中最普遍的应用。

单片机作为微型计算机的一个重要分支,其应用范围很广,发展也很快,它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术,应用范围十分广泛。

其中以AT89S52为内核的单片机系列目前在世界上生产量最大,派生产品最多,基本可以满足大多数用户的需要。

2 系统总体设计2.1测频的原理测频的原理归结成一句话,就是“在单位时间内对被测信号进行计数”。

被测信号,通过输入通道的放大器放大后,进入整形器加以整形变为矩形波,并送入主门的输入端。

由晶体振荡器产生的基频,按十进制分频得出的分频脉冲,经过基选通门去触发主控电路,再通过主控电路以适当的编码逻辑便得到相应的控制指令,用以控制主门电路选通被测信号所产生的矩形波,至十进制计数电路进行直接计数和显示。

基于单片机的频率计设计

基于单片机的频率计设计

内容摘要本设计采用的是脉冲宽度测量法实现对频率的测量,采用了MCS-51系列的单片机AT89C51和五个硬件电路。

单片机片内有两个独立的16位定时计数器,对被测信号进行分频后送入单片机,由单片机内部时钟12分频的脉冲信号对其测量,将测量的结果,经过运算后通过LED数码管显示出来。

本文设计的频率计就是基于上述设计思路,实现测量的数字化、自动化、智能化。

关键词:数字频率计;频率测量;周期测量;单片机控制目录0 前言 (1)1测量频率的方案及基本原理 (2)1.1数字频率计的测量方案选取 (2)1.2 测量频率的基本原理 (2)2频率计的整体设计思想及设计框图 (4)2.1系统总体设计要求 (4)2.2设计思想 (4)3系统的实现 (5)3. 1 硬件系统的组成 (5)3.2软件系统的设计 (10)4 被测信号的频率范围及其误差分析 (14)4.1 频率运算的基本方法 (14)4.2同步计数计时法 (16)4.3 连续采样的两种方法及其误差分析 (17) (22)4.4所测频率最大值fxmax4.5所测频率最小值f (22)xmin5 结论 (24)参考文献 (25)0 前言频率计是一种基础测量仪器,到目前为止已有30多年的发展史。

一直以来,人们对频率计的特性主要有如下需求:(1)足够宽的频率测量范围;(2)高精度和高分辨率。

精度是指测量的准确程度,即仪器的读数接近实际信号频率的程度,精确度越高测量越准确。

分辨率表明很小的变化都能在仪器上显示出来,高分辨率可快速测出更小的漂移值和不稳定值。

长期以来,人们测量频率的方法有两大种类:直接测量频率法,间接测量频率法。

直接测量就是依据频率的定义对被测信号进行测量,即是单位时间内(通常是一秒)发出的脉冲个数,直接测量频率法在低频误差较大,不能满足设计要求。

间接测量频率法有多种,较常用的是周期测量频率法和脉冲宽度测量法,实际上周期测量和脉冲测量方法基本相同,本论文就是用的脉冲宽度测量法实现对频率的测量,他的特点是测量迅速、灵敏,结构简单,精度高,误差小。

基于C8051F041的高精度频率计设计

基于C8051F041的高精度频率计设计

基于C8051F041的高精度频率计设计.txt26选择自信,就是选择豁达坦然,就是选择在名利面前岿然不动,就是选择在势力面前昂首挺胸,撑开自信的帆破流向前,展示搏击的风采。

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第12卷第2期2010年2月V01.12No.2薪特器件应用Feb.2010doi:lO.3969a.issn.1563-4795.2010.02.009基于C8051F041的高精度频率计设计杨明涛1,杨海明2,侯文1,郑宾1(1.中北大学电子测试技术国家重点实验室,山西2.广饶县信息产业局.山东摘太原030051;东营257300)要:根据等精度测频原理。

给出了采用C805IF041单片机为主控芯片的高精度数字频率计的设计方法。

该方法将待测频率信号经过整形放大后输入单片杌.然后由单片机控制内部计数器分别对待测信号和标准信号同时计数,再经运算处理得到测量结果。

并由LCD实时显示。

同时通过RS232串口传至上位机进行记录分析。

该设计方法与传统测频系统相比。

具有测频精度高。

速度快,范围宽等优点。

关键词:等精度;频率计;C8051F041;LCD;RS232O引言频率测量是电子测量中最基本的测量之一。

随着电子科学技术的发展,对信号频率测量的精度要求越来越高。

目前采用的测频方法有直接测频法、直接测周法和等精度测频法。

直接测频法在高频段的精度较高,但在低频段的精度较低;直接测周法则恰恰相反。

而等精度测量法则可在整个频率测量范围内保持恒定的测量精度,且测量精度也较高。

C8051F单片机是SoC,t。

z‘,片。

其内核是CIP一5l微控制器。

CIP一51采用流水线指令结构,指令集与标准8051指令集完全兼容。

且不再区分系统时钟周期和机器周期。

所有指令时序都以时钟周期.,r-I^Vrx,’co芋:了No,,(1)、一,计算,大部分指令只需1~2个系统时钟即可完成。

教材项目六 高精度数字频率计设计

教材项目六  高精度数字频率计设计

项目六 基于单片机的频率计设计6.1 频率计简介数字频率计在很多场所被应用于侧量脉冲的频率,可以测量方波、三角波、锯齿波、正弦波的波形的频率,采用单片机作为设计核心,测量脉冲频率,测量更加方便灵活。

将外部输入脉冲经过波形调整,将各类周期波形转换为方波,并将幅值限定为0-5V ,以适应单片机的特点。

单片机的测量脉冲频率设计分析,脉冲测量的简单方法是在设定时间内对输入的脉冲进行计数,将计数值除以设定时间,结果则为测量频率。

测量过程中需要考虑测量频率的范围及脉冲计数能力,如果脉冲的频率高于计数器的计数能力则将不能准确的记录单位时间的脉冲输入数,无法准确测量脉冲频率,如果脉冲频率很低,则需要增大测量时间,因此频率计的设计要考虑测量脉冲的频率范围。

采用AT89S51单片机作为频率计的设计核心测量脉冲频率非常方便,单片机内部有两个定时/计数器,T0可以进行定时,T1可以进行计数,T0的定时时间设定为1秒,则T1一秒内计数值则为脉冲测量频率。

测量过程中准确设定脉冲的测量的启动与停止,设计后采用标准函数信号发生器校正测量参数。

采用实验板的硬件电路进行设计如图6.1所示,通过4060对晶振Y1输入的脉冲进行分频,通过跳线选择分频的脉冲频率Q4输出的脉冲频率为2056HZ ,Q11输出的脉冲频率为32HZ ,Q14输出的脉冲频率为2HZ 。

这些脉冲可以作为频率计的测试脉冲输入。

AT89C51图6.1 单片机硬件电路结构 测量的频率结果可以通过数码管动态显示电路显示测量结果,如图6.2所示的数码管显示电路结构。

图6.2 数码管动态显示电路结构程序的设计可以分为测量操作,测量结果转换为显示码,显示操作三部分。

#ifndef REG51#define REG51 1#include"reg51.h"#endiftypedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint;void delay();void treat();void display();unsigned long int count;uchar discode[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};uchar timecount=20,dis[8],t1out=0;脉冲频率的测量,采用T0定时1秒,T1计数的方式实现测量,测量的关键是准确的控制测量的启动停止时间。

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#define LCD_AC_UP0x02//将光标返回0x00
#define LCD_AC_DOWN0x00 // default
#define LCD_MOVE0x01 // 画面可平移
#define LCD_NO_MOVE0x00 //default
B.1602初始化流程和原理框图
void LCD_Initial()
#define LCD_HOMING0x02 // 光标返回原点
//设置显示模式************************************************************
#define LCD_SHOW0x04 //显示开
#define LCD_HIDE0x00 //显示关
原理示意图如下:
实验原理分析:
1.根据该实验原理该方法只适用于1:1占空比的方波信号,要测非1:1占空比的方波信号
2.由于有执行f=1/(2*cnt/(12/fsoc))的浮点运算,而数据类型转换时未用LCD浮点显示,故测得的频率将会被取整,如1234.893Hz理论显示为1234Hz,测得结果会有一定程度的偏小。也就是说测量结果与信号频率的奇偶有一定关系。
《综合课程设计》
一.数字频率计的设计
姓名:万咬春学号2005142135
一、课程设计的目的
通过本课程设计使学生进一步巩固光纤通信、单片机原理与技术的基本概念、基本理论、分析问题的基本方法;增强学生的软件编程实现能力和解决实际问题的能力,使学生能有效地将理论和实际紧密结合,拓展学生在工程实践方面的专业知识和相关技能。
//向LCD写入命令或数据
************************************************************
#define LCD_COMMAND0 // Command
#define LCD_DATA1 // Data
#define LCD_CLEAR_SCREEN0x01 // 清屏
四.实验内容及步骤
1.仿真模型的构建
ห้องสมุดไป่ตู้数字方波频率计的设计总体可分为两个模块。一是信号频率测量,二是将测得的频率数据显示在1602液晶显示模块上。因此可搭建单片机最小系统构建构建频率计的仿真模型。原理图,仿真模型的总原理图如下:
2.液晶显示部分功能与原理分析
由于此部分并非课程的主要部分,故仅作简要原理分析
三.实验原理
可用两种方法测待测信号的频率
方法一:(定时1s测信号脉冲次数)
用一个定时计数器做定时中断,定时1s,另一定时计数器仅做计数器使用,初始化完毕后同时开启两个定时计数器,直到产生1s中断,产生1s中断后立即关闭T0和T1(起保护程序和数据的作用)取出计数器寄存器内的值就是1s内待测信号的下跳沿次数即待测信号的频率。用相关函数显示完毕后再开启T0和T1这样即可进入下一轮测量。
A.1602硬件接口及功能接口
//硬件接口部分**********************************************************
sbit LcdRs= P2^0;
sbit LcdRw= P2^1;
sbit LcdEn= P2^2;
sfr DBPort= 0x80;//P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0,P3=0xB0.数据端口
{
LcdEn=0;
LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38); //8位数据端口,2行显示,5*7点阵
LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38);
LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR); //开启显示, 无光标
LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN); //清屏
3.由于计数器的寄存器取值在1~65535之间,用该原理时,待测信号的频率小于单片机周期的1/12时,单片机方可较标准的测得待测信号的正半周期。故用该原理测得信号的最高频率理论应为fsoc/12如12MHZ的单片机为1MHz。而最小频率为f=1/(2*65535/(12/fsoc))如12MHZ的单片机为8Hz。
原理示意图如下:
实验原理分析:
1.根据该实验原理待测信号的频率不应该大于计数器的最大值65535,也就是说待测信号应小于65535Hz。
2.实验的误差应当是均与的与待测信号的频率无关。
方法二(测信号正半周期)
对于1:1占空比的方波,仅用一个定时计数器做计数器,外部中断引脚作待测信号输入口,置计数器为外部中断引脚控制(外部中断引脚为“1”切TRx=1计数器开始计数)。单片机初始化完毕后程序等待半个正半周期(以便准确打开TRx)打开TRx,这时只要INTx(外部中断引脚)为高电平计数器即不断计数,低电平则不计数,待信号从高电平后计数器终止计数,关闭TRx保护计数器寄存器的值,该值即为待测信号一个正半周期的单片机机器周期数,即可求出待测信号的周期:待测信号周期T=2*cnt/(12/fsoc) cnt为测得待测信号的一个正半周期机器周期数;fsoc为单片机的晶振。所以待测信号的频率f=1/T。
二、课程设计的内容和要求
1.课程设计内容
(硬件类)频率测量仪的设计
2.课程设计要求
频率测量仪的设计
要求学生能够熟练地用单片机中定时/计数、中断等技术,针对周期性信号的特点,采用不同的算法,编程实现对信号频率的测量,将测量的结果显示在LCD 1602上,并运用Proteus软件绘制电路原理图,进行仿真验证。
#define LCD_CURSOR0x02//显示光标
#define LCD_NO_CURSOR0x00 //无光标
#define LCD_FLASH0x01 //光标闪动
#define LCD_NO_FLASH0x00 //光标不闪动
//设置输入模式************************************************************
LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE); //AC递增, 画面不动
}
C. 写DDRAM地址(原理框图如上)
void GotoXY(unsigned char x, bit y)
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