基于单片机的扫频信号
基于STC单片机的正交扫频信号源设计
本科毕业论文(设计)题目：基于STC单片机的正交扫频信号源设计学院：物理与电子科学学院班级：姓名：指导教师：杨建秀职称：助教完成日期： 2014 年 5 月 25 日基于STC单片机的正交扫频信号源设计摘要：本论文利用先进的DDS频率合成技术产生一种高效的符合实验要求的信号源，通过选用STC89C52RC单片机控制两片AD9850信号源模块的运行，对单片机进行编程，产生一种正、余弦相互正交的信号源；并且频率可在一定范围内扫频，扫频的范围可以自行调节，可大可小，只要在程序中置换扫频范围即可，但受模块性能影响，在正常范围内是可以实现的；扫频的步进幅度也可自行设计，达到快速、慢速扫频的效果，最终设计生成一种频率可步进的正交信号源，在示波器上可以观察到实验结果。
关键词：单片机；AD9850；正交扫频信号源目录1. 引言 (1)1.1 研究背景 (1)1.1.1 STC89C52RC单片机简介 (1)1.1.2 AD9850芯片简介 (2)1.2 单片机的控制原理 (2)1.3 AD9850的应用 (3)1.4 本课题的目的和研究任务 (3)2. 频率可步进的正交扫频信号源设计方案的选择 (3)2.1 系统设计 (4)2.2 模块设计 (4)2.2.1 控制模块 (4)2.2.2 信号源模块 (5)2.2.3 检测模块 (5)3. 设计内容 (5)3.1 程序设计 (6)3.2 整体思路设计及原理图 (6)4. 系统的调试 (7)4.2 硬件系统的调试 (8)4.3实验结果 (8)5. 结束语 (9)参考文献 (10)1. 引言随着电子工业的快速发展，我们的日常生活与电子信息工业密切相关。
电子工业的发展已是不可逆转的时代潮流。
本课题设计的信号源有2个显著特点：正交、扫频，采用单片机来实现电路的控制功能。
在当今世界，变化迅速，科学技术的发展，必然对一切都提出更高的要求。
普通的信号发生器即将退出电子技术领域的舞台，生产调试所需是像DSP技术一样的新兴技术—DDS，同DSP一样也是一种数字化技术。
一种基于FPGA和单片机的扫频仪研究与设计
一种基于FPGA和单片机的扫频仪研究与设计
一个网络的频率特性包括幅频特性和相频特性，在系统设计时，各个网络的频率特性对该系统的稳定性、工作频带、传输特性等都具有重要影响。
实际操作中，扫频仪大大简化了测量操作，提高了工作效率，达到了测量过程快速、直观、准确、方便的目的，在生产、科研、教学上得到广泛运用。
本设计采用数字频率合成技术产生扫频信号，以单片机和FPGA 为控制核心，通过A／D 和D／A 转换器等接口电路，实现扫频信号频率的步进调整、数字显示及被测网络幅频特性与相频特性参数的显示。
1 系统总体方案及设计框图
1．1 系统总体方案
将输出频率步进可调的正弦扫频信号源作为被测网络的激励Vi，可得被测网络的响应为V0。
通过测量各频率点的幅度就可得到V0 和Vi 的有效值，两者之比就是该点的幅度频率响应；对V0 和Vi 进行过零比较、整形，再送到FPGA 测量相位差，即可得到相频特性。
设激励信号Vi=x(n)=Acos(ω0n+f)，稳态输出信号V0=y(n)。
利用三角恒等式，可将输入表示为两个复指数函数之和：，式中，。
对于输入为，线性时不变系统稳态输出为。
根据线性性质可知，输入g(n)的响应v(n)为：。
同理，输入g*(n)的输出v*(n)是v(n)的复共轭。
于是得到输出y(n)的表达式：
因此，输出信号和输入信号是频率相同的正弦波，仅有2 点不同：1)振幅被加权，即网络系统在ω=ω0的幅度函数值；2)输出信号的相位相当于输入有一个q(ω0)时延，即网络系统在ω=ω0的相位值。
该方案幅度和相位测量的控制都通过FPGA 实现，能够使测量结果精确。
基于单片机的低频弱信号检测资料
沈阳理工大学装备工程学院课程设计说明书摘要微型计算机简称微机，由于其具备人脑的某些功能，所以也俗称微电脑，是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机，典型的微型计算机包括运算器、控制器、储存器、输入输出接口四个部分。
如果把运算器与控制器封装在一小块芯片上，则称该芯片为微处理器。
如果将它与大规模集成电路制成的储存器、输入输出接口印制在电路板上臃肿线连接起来，就构成了微型计算机。
把微型计算机集成在一个芯片上就构成了单片微型计算机，即单片机。
从Intel 公司于1971 年生产的第一片单片机开始，单片机就开创了电子应用的智能化新时代。
单片机以其高性价比和灵活性牢固的树立了在嵌入式系统中的霸主地位。
如今，单片机已经渗透到我们生活中的各个领域。
大到导弹的导航装置，飞机上的仪表控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程控制，小到职能IC 卡，摄像机，照相机，全自动洗衣机，玩具汽车，电子宠物都离不开单片机的身影，更不用说控制领域的机器人，智能仪表，医疗器械了。
因此，单片机的学习，开发，应用将造就一大批的计算机应用与智能化控制的科学家和工程师。
基于单片机的测频系统设计，在现实生活中有着广泛的应用。
以信号发生器作为模拟输入，以运算放大器作为放大电路和过零比较器，通过施密特反相器的整形后输出一个标准的矩形波信号。
把输出信号接在单片机的外部中断引脚上，通过测量信号在一定时间内下降沿的次数来检测信号的频率，得到的频率数值经过单片机的处理，正确显示在数码管上。
关键词：单片机；运算放大器；反相器目录1 绪论 (1)2 设计要求 (2)2.1课程设计的目的及意义 (2)2.2课程设计的任务与要求 (2)2.2.1设计任务 (2)2.2.2设计要求 (2)2.3课程设计的技术指标 (2)3 系统硬件设计 (3)3.1 AT89C51 单片机简介 (3)3.1.1 AT89C51内部原理 (3)3.1.2 AT89C51管脚功能 (4)3.2 LM324 运算放大器简介 (5)3.3数码管显示电路简介 (6)3.4系统原理图设计 (8)4 系统软件设计 (9)4.1测频原理 (9)4.2软件流程图 (10)4.3程序代码 (10)5 系统仿真结果 (13)5.1仿真结果 (13)5.2结果分析 (14)15 6 总结 .....................................................................................................................................致谢 (16)参考文献 (17)1 绪论频率是电子技术中最基本的参数，频率测量是电子测量领域最基本的测量之一，并且与许多电参量的测量都有着十分密切的关系。
基于51单片机的频率计的设计
基于51单片机的频率计的设计频率计是一种测量信号频率的仪器或装置，其原理是通过对信号进行计数和定时来测量信号的周期，并进而计算出信号的频率。
在本篇文章中，我们将设计一个基于51单片机的频率计。
设计方案：1.硬件设计：(1)时钟电路：使用11.0592MHz晶振为主频时钟源。
(2)信号输入：选择一个IO口作为信号输入口，通过外部电平转换电路将信号转换为51单片机能够处理的电平。
(3)显示装置：使用一个数码管或液晶显示屏来输出测量结果。
2.软件设计：(1)初始化：设置51单片机的工作模式、引脚功能、定时器等。
初始化时，将IO口配置为输入模式，用于接收外部信号。
(2)定时器设置：利用定时器来进行时间的测量，可以选择适当的定时器和计数器来实现定时功能。
(3)外部中断设置：使用外部中断来触发定时器，当外部信号边沿发生变化时，触发定时器的启动或停止。
(4)中断处理：通过中断处理程序来对定时器进行启动、停止和计数等操作。
(5)频率计算：将计数结果经过一定的处理和运算，计算出信号的频率。
(6)结果显示：将计算得到的频率结果通过数码管或液晶显示屏输出。
3.工作流程：(1)初始化设置：对51单片机进行初始化设置，包括端口、定时器、中断等的配置。
(2)外部信号输入：通过外部电平转换电路将要测量的信号输入至51单片机的IO口。
(3)定时测量：当外部信号发生边沿变化时，触发外部中断，启动定时器进行定时测量。
(4)停止计时：当下一个信号边沿出现时，中断处理程序停止定时器，并将计数结果保存。
(5)频率计算：根据定时器的设置和计数结果，计算出信号的周期和频率。
(6)结果显示：将计算得到的频率结果通过数码管或液晶显示屏进行显示。
4.注意事项：(1)确保信号输入的稳定性：外部信号输入前需要经过滤波处理，保证稳定且无杂波的输入信号。
(2)测量精度的提高：如有必要，可以通过增加定时器的位数或扩大计数范围来提高测量精度。
(3)显示结果的优化：可以根据需要，通过增加缓冲区、优化数码管显示等方式来改善结果的可读性。
基于单片机的频谱仪设计
基于单片机的频谱仪设计发表时间：2019-08-15T15:40:29.510Z 来源：《信息技术时代》2018年12期作者：唐弟杨艺敏[导读] 频谱仪以STM32F103单片机作为主控电路，包含程控衰减模块HMC624，滤波模块、混频模块ADL5801、固定增益放大模块adl5611、检波模块ad8310，利用锁相环芯片ADF4351生成系统扫频信号发生器，输出的信号频率范围为35MHz到400MHz以上。
（桂林电子科技大学信息科技学院，广西桂林 541000）项目支持：2017年大学生创新创业项目“便携式简易频谱仪的设计”，项目编号：201713644035摘要：频谱仪以STM32F103单片机作为主控电路，包含程控衰减模块HMC624，滤波模块、混频模块ADL5801、固定增益放大模块adl5611、检波模块ad8310，利用锁相环芯片ADF4351生成系统扫频信号发生器，输出的信号频率范围为35MHz到400MHz以上。
频谱仪采用两级混频，然后通过检波器对第二中频信号进行模拟检波，输出直流信号给STM32的ADC脚进行采集并处理，此外由程控衰减进行参考电平的调节，最后通过TFT液晶屏显示频率和频谱。
该频谱仪实现了实用频谱仪的频标设置、扫频宽度、参考电平等功能。
关键词：STM32；ADF4351adl5801；混频Design of SpectrometerAbstract：The spectrum analyzer uses STM32F103 MCU as the main control circuit,including program-controlled attenuation module HMC624,filtering module,mixing moduleADL5801,fixed gain amplification module adl5611,detection module ad8310.The system sweep signal generator is generated by using phase-locked loop chip ADF4351,and the output signal frequency range is over 35MHz to 400MHz.The spectrum analyzer uses two-stage mixing,and then simulates the second IF signal through the detector.The output DC signal is collected and processed by the ADC foot of STM32.In addition,the reference level is adjusted by programmable attenuation.Finally,the frequency and spectrum are displayed by TFT LCD screen.The spectrum analyzer realizes the functions of frequency standard setting,sweep width and reference electric equality of practical spectrum analyzer.Key words：STM32; ADF4351; adl5801; mixing引言技术不断发展，信号频率越来越高、精度要求越来越高、工程作业环境越来越复杂等等挑战不断催促着频谱仪更新换代。
基于单片机和 FPGA的扫频信号发生器
基于单片机和 FPGA的扫频信号发生器冷建伟;徐琼琼【摘要】Making use of MSP430 MCU and Altera FPGA and coordinating with AD768 high speed D/A con-version chip,a new design method ofsaw-tooth wave frequency sweep signal generator was put forward,which has wave data downloaded to SCM via the host computer and then stored in FLASH,and the field programma-ble gate array (FPGA)used as the bridge tool in the system to provide read address of FLASH and control log-ic ofD/A conversion chip.The experiment result shows that the output wave is stable and correct and it can meet the requirement of radar trigger signal.This simple and flexible design method can meet different signal output.%利用MSP430单片机和Altera FPGA，配合高速数模转换芯片AD768，提出了一种锯齿波扫频信号发生器的设计方法。
通过上位机将所需的波形数据信息烧写至单片机，存储在 FLASH 中，现场可编程门阵列（FPGA）作为系统中的桥梁工具，提供 FLASH 的读地址和数模转换芯片的控制逻辑。
实验结果输出波形正确稳定，符合雷达触发信号的要求。
基于单片机的扫频信号
本科毕业设计(论文)
基于单片机的扫频信号
发生器
摘要
在自动化系统、通信系统、以及各种电子测量技术中，常需要一个高精度、频率可变的信号源。传统模拟扫频信号发生器已经不能满足这样的要求，这就促进了数字扫频信号发生器的发展。
本文是一篇基于单片机的数字扫频信号发生器的设计。论文首先对信号发生器的发展史和国内外发展状况进行了介绍，然后对总体系统方案进行设计，最后重点进行了基于89c51的扫频信号发生器的设计。电路由频率合成电路、整流滤波电路、ＡＤ转换电路、键盘控制、数码管显示几个模块组成，频率合成电路采用直接数字频率合成芯片(AD9851)。本文还阐明了采用直接数字频率合成器产生扫频信号的原理，具体描述了89c51单片机与DDS芯片的访问方式、硬件接口及相应的软件设计设计方法。与模拟扫频信号发生器相比，它具有频率稳定、信号精度高、抗干扰能力强等优点。
KeywordsSignal generator;DDS;AD conversion circuit
第1章
1.1 课题背景
信号发生器是一种最悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。由于早期的信号发生器机械结构比较复杂，功率比较大，电路比较简单，因此发展速度比较慢。直到1964年才出现第一台全晶体管的信号发生器。自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形，由于模拟电路的漂移较大，使其输出的波形的幅度稳定性差，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂。但在70年代以前，信号发生器全部属于模拟方式[1]，借助电阻电容、电感电容、谐振腔、同轴线作为振荡回路产生正弦或其它函数波形。频率的变动由机械驱动可变元件，如电容器或谐振腔来完成，往往调节范围受到限制，因而划分为音频、高频、超高频、射频和微波等信号发生器。那时的信号发生器主要有两大类：正弦波和脉冲波发生器。正弦波发生器只提供正弦波信号。工作频率即为输出频率且频率范围有限，一般从几Hz至约1MHz。脉冲发生器可产生高质量的方波和脉冲波，频率高至1GHz。介于两者之间的还有函数信号发生器，它能产生方波、三角波、锯齿波、斜波、正弦波等多种波形，它所产生的几种特殊波形是通过更为复杂的模拟电路来实现的。
单片机测量信号频率的方法
单片机测量信号频率的方法
1.基于定时器的频率测量方法：
这是最常见的测量信号频率的方法之一、单片机内部的定时器可以作为频率计数器，通过设定定时器的预定数值，开始计数，当计数溢出时，说明已经计满一个周期，从而可以根据溢出的次数计算出信号的频率。
2.基于输入捕获的频率测量方法：
这种方法是通过输入捕获功能来测量信号频率。
单片机的输入捕获功能可以用于捕获外部信号的上升沿或下降沿，并记录下捕获到的时间。
通过连续捕获两个上升沿或下降沿之间的时间差，可以计算出信号的周期，从而获得信号的频率。
3.基于计数器的频率测量方法：
这种方法一般用于高频信号的测量。
通过将信号输入到单片机的一个计数器引脚，设置计数器在一定时间内累加该信号的脉冲数，然后通过计算脉冲数与时间的比值来获得信号的频率。
4.基于软件延时的频率测量方法：
这种方法适用于信号频率较低的情况。
通过在程序中使用软件延时的方式来计算指定时间内信号的脉冲数，并通过脉冲数与时间的比值来计算信号的频率。
需要注意的是，测量信号频率还需要考虑到一些细节问题，例如时钟的精度、测量时间的长度以及测量结果的误差等。
在实际应用中，还需要结合具体需求来选择合适的测量方法和相应的参数设置。
同时，根据不同的单片机型号和功能，可能还有其他特定的测量频率的方法，因此在实际应用中，需要根据具体的单片机型号和数据手册来选择合适的方法和配置参数。
基于单片机的频率测量电路的设计
长治学院本科毕业论文基于单片机的频率测量电路的设计摘要：现如今频率是电子测量系统中一个重要的参数，精确的测量出频率也可以得出其他所需要的电参量。
频率测量的精度直接关系到其他电参量的准确度，因此设计出一个能达到一定精度要求的频率测量电路就显得十分重要。
本文利用AT89C52单片机来进行频率的测量，设计出了一个硬件和软件相结合的频率测量电路，放大整形电路、单片机控制电路、分频电路和显示电路等模块在频率测量电路中共同起作用。
该测量电路利用AT89C52单片机进行控制，通过放大整形电路，将外部输入的多种波形变成易于测量的矩形脉冲波形，高频信号再通过计数器来实现分频，并进行频率测量，最后通过外接数码管显示测量结果。
仿真测试模块则利用Proteus软件对测量电路进行测试。
本次设计可根据输入信号频率的高低选择测量通路，并且能实现用不同颜色LED显示待测信号频率值的单位，使结果更加清晰明了。
关键词：单片机；分频；频率测量1前言1.1研究背景及意义对频率的定义是：事物能在一秒钟内完成周期性变化的次数。
频率是电子测量的基本参数，也是各种电信号的基本参数之一。
我们在许多领域都能经常见到频率测量的利用，例如电子设计和测量领域等方面。
频率信号的抗干扰能力很强，传输方面具有很大的便利，并且测量精度能够达到很高，正是由于频率信号具有上述的优点，工程中很多测量，如用振弦式方法进行力的测量、时间测量、速度测量速度控制等都涉及到频率测量，所以在学习期间研究实用的频率测量方案对之后在实际工程中的应用很有很大的帮助。
现如今市场上出现的频率计能够直接通过十进制数来显示频率值的测量器械，随着当代科技技术的高速发展，特别在是各式能满足不同需求的单片机出现后，使得传统的频率测量方法在各方面有了很大的发展。
综合参考现在市面上已有的频率计，本次论文设计了两种成本低，可以根据不同测量精度要求进行选择的小型频率计，其中结合了AT89C52单片机，不仅实用，高效，而且适于推广。
基于单片机的频率计设计的参考文献
文章标题：基于单片机的频率计设计与实现一、概述在现代电子领域中，频率计是一种常见的电子测量仪器，用于测量信号的频率。
基于单片机的频率计设计在实际应用中得到了广泛的应用。
本文将深入探讨基于单片机的频率计设计与实现，包括其原理、设计过程、实现步骤等内容，以便读者能够全面了解这一领域。
二、频率计原理及设计过程1. 频率计原理概述频率计是用于测量信号频率的仪器，其原理主要基于信号周期的测量。
在基于单片机的频率计设计中，一般通过计算脉冲信号的周期或脉冲数量来实现频率测量，然后利用单片机进行数据处理和显示。
2. 频率计设计过程基于单片机的频率计设计的关键步骤包括信号采集、信号处理、数据显示等。
首先需要设计信号采集电路，将待测频率信号转换为单片机可接受的电压信号；然后进行信号处理，包括周期测量、频率计算等；最后通过数码显示、液晶显示等方式将测量结果进行显示。
三、基于单片机的频率计实现步骤1. 信号采集电路设计在基于单片机的频率计设计中，信号采集电路的设计是至关重要的一步。
一般可以采用信号调理电路、滤波电路等手段，将待测频率信号进行合理的处理，以适应单片机的输入要求。
2. 单片机程序设计单片机程序设计是基于单片机的频率计设计中的核心环节。
通过合理的程序设计，可以实现脉冲信号的计数、周期测量、频率计算等功能，从而得到准确的频率测量结果。
3. 数据显示方式选择在频率计的实现中，数据显示方式的选择也是需要考虑的重要因素。
常见的数据显示方式包括LED数码管显示、液晶显示、数码管显示等，可以根据实际需求进行选择。
四、频率计设计的应用价值基于单片机的频率计设计具有广泛的应用价值。
在电子测量领域中，频率计可用于对各种信号频率进行准确测量；在电子教学和科研中，基于单片机的频率计设计也可以作为一个实验评台，帮助学生和研究人员深入了解频率计的原理和实现。
五、个人观点和总结基于单片机的频率计设计是一项充满挑战和机遇的工作。
通过深入研究和实践，可以更好地掌握电子测量技术和单片机应用技术。
基于STM32的超声波发生器扫频信号源的实现
基于STM32的超声波发生器扫频信号源的实现张加岭;李善波;侯颖钊;赵杰【摘要】扫频信号源采用以STM32F103单片机为核心,实现高精度锯齿波扫频.由于超声波电源换能器串联谐振频率在正常工作条件下波动不会超出3kHz范围,为了节约开机扫频时间,设置扫频范围为4kHz,扫描起点为26kHz,扫频精度达到10Hz,100us扫描一个频率点.利用STM32单片机的高级定时器TIM1输出2路可调频调占空比的带死区时间互补PWM波,死区时间设置为110ns,通过定时器中断控制扫描速度,外部按键电路控制占空比.【期刊名称】《电气传动自动化》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】4页(P20-23)【关键词】扫频;单片机;超声波电源;精度【作者】张加岭;李善波;侯颖钊;赵杰【作者单位】国网徐州供电公司,江苏徐州221000;国网徐州供电公司,江苏徐州221000;国网徐州供电公司,江苏徐州221000;国网徐州供电公司,江苏徐州221000【正文语种】中文【中图分类】TM411 前言近几年来，我国对超声技术的研究十分活跃，科学技术的快速发展，学科之间的相互渗透，超声工程学在很多领域起着至关重要的作用，按其研究内容可以分为检测超声和功率超声两种。
超声波获取信息，然后在通信上的应用，叫做检测超声，检测超声主要用于超声波流量计、超声波探伤、超声波测厚仪、水下超声定位与探测、超声对浓度的检测等方面。
用超声使物体或物性变化的功率应用，叫做功率超声，功率超声主要应用于焊接、清洗、治疗等方面。
目前，超声技术研究和应用已经从电力、冶金和机械等领域扩展到越来越多的领域，并取得了很好的社会效益和经济效益，成为一种高新技术领域。
随着超声技术的成熟，其应用越来越广泛。
在控制方式上，传统的感应加热电源控制采用模拟技术，存在由于元件易老化、工作点漂移和一致性差等原因引起的产品升级换代困难等缺点。
随着数字集成芯片、单片机、DSP、FPGA的出现，使感应加热电源数字化成为一种趋势，数字化的感应加热电源控制灵活、系统升级方便，只要修改相应的控制算法，而不必对硬件电路进行很大的改动。
小探基于AT89C2051单片机的频率信号采集与传输系统
小探基于AT89C2051单片机的频率信号采集与传输系统1．引言频率计的出现使测量电信号的频率成为可能，传感器的出现使得频率计的应用范围迅速扩大。
随之而来的就是不同应用领域对频率计的要求产生了巨大的差别。
为了应对这些突如其来问题，人们投入了大量的研究。
然而，在很多应用环境中，不仅要对频率进行准确的测定，还需要将测量所得结果交由其它设备以便于进行后期的处理和控制，即要解决与其它设备的通信问题。
本文就是要设计一个这样的系统能将信号地采集与传输功能融为一体，不仅要使二合一电路在硬件上得到精简，更要在软件上实现这两个功能模块的完美搭接。
更重要的是实现上位机对下位机的控制功能，即实现PC机对测量信号来源的统筹管理。
总而言之，本设计就是为了将过去处于分离状态的各功能模块组成一个完整的系统。
2．频率信号采集与传输原理2.1 频率信号采集的基本原理所谓采集实际上就是对输入进来的某种物理信号做特定的处理，本设计所需处理的信号是V-F电压频率信号，采集的实际意义则是测量出频率的大小。
在电子技术领域内，频率是一个最基本的参数，频率在对其他许多电参量进行测量时都有占有十分重要的地位。
实际测量系统中经常采用电压—频率转换、电流—频率转换等电路，都是通过测量频率达到测量其他电参量目的的实例。
因此，频率的测量就显得尤为重要。
信号采集可以简单的理解为利用微控制器实现对信号的频率的测量。
频率信号采集所需的接口简单，占用资源少，一般它只占用一个计数器接口或者一个外部中断源输入接口，即利用计数器计数或是中断服务程序中对从接口进入单片机的脉冲进行计数。
但是，频率信号的测量依照不同的电路设计具有多样的硬件输入方式，与之对应的程序代码的编写也就存在多种实现的方法。
乍听起来和频率计颇为相似，其实不然，频率计可以说是一个功能完整的可以直接使用的仪器。
它又可称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。
其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fs为：fs=N/T。
单片机扫频
//定时器0的控制的输出方波的频率
#include <reg52.h>
sbit outWave=P0^0;
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar t1Counter;//the times of t1 interrupt
uint dataLoad; //the reset data of the time0
bit t1Int;// the flag of time1 interrupt
//定时器0初始化
void InitTimer0(){
TMOD|=0x01;//定时器方式1
ET0=1;//允许T0中断
TH0=(65536-dataLoad)/256;//定时器初值10ms
TL0=(65536-dataLoad)%256;
TR0=1;//启动T0
}
//定时器0中断
void Time0Int() interrupt 1{
TH0=(65536-dataLoad)/256;//定时器初值10ms
TR1=1;//启动T1
}
//time1
void Time1Int() interrupt 3{
TH1=(65536-50000)/256;//定时50ms
TL1=(65536-50000)%256;
t1Counter++;
}
//主函数
void main(){
uchar i; //the number of the frequency
//该程序可以输出地扫频信号的最高频率为fosc/(2*N*12)
基于单片机和FPGA的扫频仪设计
ｍａｒ ｅ ｂ ａ ｄ，Ｌ Ｄ ａ ｄ ｗ ｖ ｆｌ ｌ ｈ ｗ ｎ ｉｃ ｉ Ｂｙ ｔｐ ｉ ｇ ｃ ｒ ｉ ｅ ｓ ｈ ｕ ｔｍｅ ｓ ｃ ｎ ｔ ｓ ｔ ｅ ｙ ａ ｃ ｓ ｓ ｍ ｔｘ ｋ ｙ ｏ ｒ ｉ Ｃ ｎ ａ ｅｏ３ － ｏ ｉ ｇ ｃ ｒ ｕｔ ｆｓ ． ａ ｐｎ ｅ ｔ ｎ ｋ ｙ ，ｔ ｅ ｃ ｓｏ ｒ ａ ｅ ｔ ｈ ｄ ｎ ｍｉ ｙ ｔ ａ ｅ
中图 分 类 号 ：Ｍ９ ５ Ｔ ３ 文献标识码 ： 文章 编 号 ：６ ４ ６ ３ （ ０ ０ ０ － １ ０ ０ １７ — ２ ６ ２ １ ）７ ０ ７ — ３
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｃ ｎ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉ ｇ ｅ ｃ ｉ ｎ ＦＰＧＡ ｓｇ ｆｓ ａ ｎｅ ａ ｅ ｎ ｓｎ ｌ － ｈ ｐ ａ ｄ
系统 可 以测 量 未知 网络 特 定 频 率 点 的频 率特 性 ． 外 ， 户还 可 以通 过 键 盘设 置扫 频 信 号 的 上 下 限 ， 此 用 并利 用 示 波 器精
确 的显 示 幅 频 、 频 曲 线 。 相
关 键 词 ： ９ ５ ； Ｐ Ａ； 频 信 号 ； 频 特 性 ；相 频特 性 ；波形 显 示 ８ ｓ２ Ｆ Ｇ 扫 幅
ｓ ａ ｎ ｎ ｉ ａ －ｎ ｅ ｄ ｒ ｄ，ａ ｌ ｕ ｅ ｆ ｑ ｅ ｃ ｅ ｔ ｇ ａ ｄ ｐ ａ ｅ ｆ ｑ ｅ ｃ ｅ ｔ ｇ ｃ ｎ ｉ ｇ ｓｇ ｌ ｇ ｎ ｅ ｅ ｎ ｅ ｍｐ ｉ ｄ － ｅ ｕ ｎ ｙ ｔｓｉ ｎ ｈ ｓ － ｅ ｕ ｎ ｙ ｔｓｉ ．Ａｎ ｈ ｐ ｒ ｔ ｇ ｓ ｃ ｉｎ ｉ ｃｕ ｅ ｔ ｒ ｎ ｒ ｎ ｄ ｔｅ ｏ ｅａｉ ｅ ｔ ｎ ｌｄ ｓ ｎ ｏ
ｓｏ ｈ ｗｎ
一
个 网络 的频 率 特 性 包 括 幅频 特 性 和相 频 特 性 ， 系 统 在
毕业设计：基于单片机的频率特性测试电路设计
单片机进行测量控制和数据处理，使用LED对测量结果进行显示。
该系统要满足性能指标为扫频范围在100Hz～100kHz；频率步进为10Hz；测量精度为5%。
能在全频范围内自动步进测量，根据所要完成的测试功能及性能指标，该系统由测试信号源电路、信号网络电路、检波及显示电路三部分电路组成。
系统框图如图1所示。
图1 系统框图
1.信号源电路由信号发生器发生电路和信号调理电路两部分组成。
系统中信号
发生电路采用DDS技术实现，能够产生频率、持续时间等都是可控的扫频信号，并能够满足一般用户对频率范围的要求；信号调理电路主要是对信号中的噪声进行抑制，并对输出信号的功率起到控制作用。
2.增益相位检测电路是为了检测被测网络两端的幅度差和相位差。
先对被测网
络两端的信号进行预处理，再对其进行模拟检幅和鉴相，然后把幅度差和相位差的模拟量由A/D转化为数字量，送给控制及数据处理电路进行分析处理。
3.控制及数据处理电路要完成逻辑控制、数据处理和与人机接口三个功能，由
单片机完成。
主要用于控制整个系统的协调工作，并对测量及人机接口部分的数据进行分析处理。
4.图形显示及接口电路负责接收各种指令和显示测量结果，例如，显示扫频信
号所需要的起始频率、终止频率、频率间隔等参数以及测量结果。
系统程序应包括监控程序、测试功能管理程序、DDS控制程序、扫频测试程序（如图2所示）、结果处理程序、显示控制程序等。
图2 扫频测量的主程序流程图。
基于51单片机的频率计的设计讲解
基于51单片机的频率计的设计讲解频率计是一种测量信号频率的仪器。
基于51单片机的频率计设计能够实现对不同频率信号的测量，具有简单、可靠、价格低廉的优势。
本文将详细介绍基于51单片机的频率计的设计原理、电路设计和程序设计。
设计原理：基于51单片机的频率计的设计原理主要包括输入信号的检测和计数、计数值显示和频率计算。
当外部信号输入到单片机的输入引脚时，单片机通过计数器对输入信号的波形进行计数，计数值与输入信号的频率成正比。
通过将计数值转换为频率值，并在显示屏上显示，即可实现对输入信号频率的测量。
电路设计：输入电路：输入电路主要负责将外部信号通过耦合电容和电阻接入单片机的输入引脚。
在输入电路中，耦合电容的作用是将交流信号的AC分量通过，阻隔直流信号的DC分量。
电阻的作用是限制输入信号的幅值，防止单片机输入引脚的过大电流。
计数电路：计数电路是基于51单片机的频率计的核心部分，主要由计数器和时钟发生器组成。
计数器负责对输入信号的波形进行计数，时钟发生器负责提供计数脉冲。
计数器的选择应根据所需测量范围来确定，通常使用定时器/计数器来实现。
显示电路：显示电路主要由数码管和驱动电路组成。
通过将计数值转换为对应的数字，并将数字数据发送给数码管进行显示。
驱动电路负责控制数码管的亮度和显示方式。
程序设计：输入信号的采样：在程序中，通过定时器/计数器对输入信号进行采样，采样时间根据信号频率来确定。
采样得到的数据存储在特定的寄存器中，以供后续的计数和计算。
计数器的计数：通过对输入信号进行计数，得到计数值。
计数值的大小与输入信号的周期成反比，与输入信号频率成正比。
计数器的计数方式可以是边沿计数或脉冲计数，根据实际需求选择。
频率计算和显示：通过将计数值转换为频率值，并将频率值显示在数码管上。
频率计算可以采用简单的比例关系，如频率=计数值/计数时间。
将频率值转换为对应的数字，并通过驱动电路控制数码管的显示。
总结：基于51单片机的频率计通过对输入信号进行采样、计数、计算和显示，能够实现对不同频率信号的测量。
基于单片机的简易频率计设计
基于单片机的简易频率计设计频率是电信号的基本参数之一，频率的测量在科学研究、工程应用、工业控制等领域具有重要价值。
单片机作为一种微型计算机，具有高性能、低功耗、易于编程等优点，因此，基于单片机的简易频率计设计具有实际的应用价值。
系统架构：基于单片机的简易频率计主要由单片机、信号源、频率计和显示模块组成。
其中，单片机是整个系统的核心，控制信号源的启动和停止，读取频率计的数据，并通过显示模块显示测量结果。
信号源：信号源是用来产生需要测量的交流信号。
一般可以使用函数发生器或信号发生器作为信号源。
频率计：频率计是用来测量交流信号的频率。
可以使用专用的频率计芯片，也可以使用单片机内部的计数器功能。
显示模块：显示模块用于显示测量结果。
可以使用LED显示屏、液晶显示屏等。
主程序：主程序主要负责控制整个系统的运行。
主程序需要初始化单片机和各个模块。
然后，主程序需要从频率计读取频率数据，并计算出频率值。
主程序需要将测量结果显示在显示模块上。
中断服务程序：中断服务程序用于处理外部中断事件，例如信号源的启动和停止。
当外部中断触发时，中断服务程序会执行相应的操作，例如启动或停止测量过程。
定时器程序：定时器程序用于控制测量周期和读取频率计数据的时间间隔。
定时器程序需要在主程序的控制下启动和停止。
测试环境：在实验室环境下进行测试，使用函数发生器作为信号源，输出不同频率的交流信号。
测试方法：将设计的频率计连接到函数发生器的输出端，启动频率计进行测量，并观察显示模块上的测量结果。
验证结果：经过测试和验证，基于单片机的简易频率计能够准确测量不同频率的交流信号，测量结果稳定可靠。
本文设计了一种基于单片机的简易频率计，该频率计具有结构简单、成本低、易于实现等优点。
通过测试和验证，该频率计能够准确测量不同频率的交流信号，具有实际的应用价值。
本设计可以为科学研究、工程应用、工业控制等领域提供一种实用的测量工具。
频率计是一种用于测量信号频率的电子仪器，被广泛应用于各种领域。
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图1-1直接式锁相环频率合成器原理图
当环路锁定后，可变分频器的输出频率 ( 是参考分频器频率)，而 ( 是输出频率)，所以 ，由此可看出，通过频率选择开关改变分频比N，VCO的输出频率将控制在不同的频道上，因此要想得到多的频率且频率间隔小，只有减小 ，增大N。它的优点是因为 小，即鉴相频率低，锁定时的频率变化小，所以具有良好的窄带跟踪滤波特性和抑制干扰能力，大量节省了滤波器。但是缺点是正因为 小，输出频率范围小，要扩大输出频率范围，必须增大 和N,频率间隔就会变大，频率转换速度慢，频率分辨率低。
80年代以后，数字技术日益成熟，信号发生器绝大部分不再使用机械驱动而采用数字电路，从一个频率基准由数字合成电路产生可变频率信号。模拟直接合成法充分利用乘法器、除法器、混频器、滤波器和快速开关，构成合成信号发生器。而数字合成法又比模拟合成法更佳，间接数字合成法[2]采用数字电路代替模拟合成法的锁相环，减小多次倍乘和滤波所需的设置时间，使频率设置时间降低到几微秒。更先进的数字合成法是直接数字合成(DDS)，它完全摆脱间接数字合成的乘法/除法电路，直接在基准时钟的准确相位控制下获得合成频率输出。近几年，数字信号发生器陆续出现在市场上，其数字合成技术使信号发生器变为非常轻便、覆盖频率范围宽、输出动态范围大、容易编程、适用性强和使用方便的激励源。其可视为函数发生器的代换产品。数字信号发生器的功能比函数发生器要强大得多。在前面讨论的难以产生或不能产生的波形，都可以使用数字信号发生器来实现。在实际的测试与实验中，还可以利用此发生器来模拟更为复杂的信号，甚至信号中的缺陷(如方波中的过冲和数字信号中的尖脉冲)都可以通过控制来减少。只要信号波形可以用数字形式存储，并送入波形数据存储器中，数字信号发生器就可以把它模拟出来。
现在锁相环频率合成器仍以其相位噪声低、杂散抑制好、输出频率高、价格便宜等优点在频率合成领域占有重要地位。目前已有许多性能优良的单片PLL频率合成器面世，典型的有Motorola公司的MC145191,Qualcomm公司的Q3236,NationalSemiconductor的LMX2325,LMX2326,LMX2330。这极大地推动了PLL频率合成方式的应用。
KeywordsSignal generator;DDS;AD conversion circuit
第1章
1.1 课题背景
信号发生器是一种最悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。由于早期的信号发生器机械结构比较复杂，功率比较大，电路比较简单，因此发展速度比较慢。直到1964年才出现第一台全晶体管的信号发生器。自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形，由于模拟电路的漂移较大，使其输出的波形的幅度稳定性差，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂。但在70年代以前，信号发生器全部属于模拟方式[1]，借助电阻电容、电感电容、谐振腔、同轴线作为振荡回路产生正弦或其它函数波形。频率的变动由机械驱动可变元件，如电容器或谐振腔来完成，往往调节范围受到限制，因而划分为音频、高频、超高频、射频和微波等信号发生器。那时的信号发生器主要有两大类：正弦波和脉冲波发生器。正弦波发生器只提供正弦波信号。工作频率即为输出频率且频率范围有限，一般从几Hz至约1MHz。脉冲发生器可产生高质量的方波和脉冲波，频率高至1GHz。介于两者之间的还有函数信号发生器，它能产生方波、三角波、锯齿波、斜波、正弦波等多种波形，它所产生的几种特殊波形是通过更为复杂的模拟电路来实现的。
关键词信号发生器；DDS；A/D转换电路
Abstract
In automation systems,communications systems, as well as a variety of electronic measurement technology,often need a high-precision, variable frequency signal source.The traditional analogsweepsignal generator has been unable to meetsuch a request, which promotesthedevelopmentof the digitalsweepsignal generator.
1.3
频率合成技术起源于二十世纪30年代，至今己有七十多年的历史。频率合成方法大致可分为直接合成法和间接合成法[5]。早期的频率合成方法是直接频率合成(directfrequencysynthesis)。直接频率合成是利用混频、倍频、分频的方法由参考源频率经加、减、乘、除运算直接组合出所需要的频率合成方法。它的优点是频率捷变速度快，相位噪声低，但直接式频率合成器杂散多，体积大，结构复杂，成本及功耗也大，故该方案已基本被淘汰。
早期的信号发生器主要是基于模拟电路来实现的，而数字信号发生器是以数字电路和计算机技术为基础的产品，这使它成为测试系统通用的高性能、多功能的信号发生器，因而有着广泛的发展前景。
1.2 国内外发展现状
在自动化系统、通信系统、电子对抗以及各种电子测量技术中，常需要一个高精度、频率可变的信号源。传统模拟扫频信号已经不能满足这样的要求，这就促进了对数字扫频信号发生器的研究。
国外数字信号发生器的研制及生产技术已较为成熟，而且数字信号发生器结构形式[3]较多，已有多种产品投放市场，目前我国已开始研制数字信号发生器，并取得了可喜的成果。但总的来说，我国数字信号发生器[4]还没有形成真正的产业，就目前国内的成熟产品来看，种类比较少，并且我国目前在数字信号发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距，因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。
随着数字信号理论和超大规模集成电路VLSI的发展，在频率合成领域诞生了一种革命性的技术，那就是七十年代出现的直接数字频率合成DDS(DirectDigitalFrequencySynthesis)，它的出现标志着频率合成技术迈进了第三代。1971年3月，J.Tierney和C.M.Tader等人首先提出了DDS的概念:利用数字方式累加相位，再以相位之和作为地址来查询正弦函数表得到正弦波幅度的离散数字序列，最后经D/A变换得到模拟正弦波输出。DDS由于具有极高的频率分辨率，极快的变频速度，变频时相位连续，相位噪声较低，易于功能扩展和全数字化便于集成等优点，因此在短短的二十多年里得到了飞速的发展和应用。
从八十年代以来各国都在研制和发展各自的DDS产品，如美QUALCOMM公司的Q2334,STANFORD公司的STEL-1180,AD公司的AD9854，美国Fluke公司的F-6060B等。
随着通信、电子及微电子技术的快速发展，对各种高性能的测试仪器和信号发生器的需求越来越多，我国数字信号发生器发展也较快，并广泛应用在通信、雷达、无线电导航、影视音响等电测仪器领域。女口北京科奇公司的KH1460输出频率5KHz-50KHz，最小分辨率达0.1Hz，南京新联电子的EE1411C输出频率为lOMHz-15MHz，上海爱仪的AS1051S频率输出范围0.1-150MHz，具有信号失真小，输出稳幅，轻巧美观的特点。国内还有很多厂家生产数字频率合成器，但与国外的同类型产品相比较，技术指标上还有很大的差距。国外的数字频率合成器技术己经达到十分先进的水平，许多著名电子公司己研制出品质优越的数字信号合成器。
This article designsadigital frequency sweep signal generatorbased on MCU.First this articleintroduceshistory of the development of signal generator and the development of the situation at home and abroad,thendesignsoverall system plan,finallydesigns the sweep signal generator based on89c51 mainly.Circuitis composed byfrequency synthesizer circuit,Rectifier filter circuit，AD conversion circuit，Keyboard control,and the frequency synthesis electric circuit uses the direct digital frequency synthesis chip (AD9851).This articlealsoclarifiedthe theory of adopting DDS to generate the swept signal source, and described theaccess method，hardwareinterface andrelativesoftware design of89c51 MCU and DDS chip paringwiththe simulation frequency sweep signal generator,it has the frequency stability, signal accuracy, the advantages of anti-interference ability.