高频数字频率计

目录

1.引言: (2)

1.1设计要求 (3)

1.1.1基本要求 (3)

1.1.2信号发生器方案设计 (3)

2. 硬件电路的设计 (4)

2.1频率计主控制器 (4)

2.2键盘可以调节多种量模式 (5)

2.3分频电路 (5)

2.4波形产生电路，正弦波及方波 (6)

3. 系统调试及性能分析 (6)

3.1 硬件调试 (6)

3.2 软件调试： (7)

3.3 操作控制 (9)

3.4 数据分析 (9)

3.5 能达到的性能分析 (9)

4. 总结 (10)

4.1 改进之处 (10)

4.1.1 硬件方面改进之处 (10)

4.2总结体会 (10)

5附件 (11)

5.1程序 (11)

自主函数发生器及简易数字频率计论文

1.引言:

世界正在向着数字化的方向飞速发展，而数字信号处理器在其中扮演着举足轻重的作用，本实验采用STC89C51，此芯片方便使用，易学易用，低成本，低功耗，强大的控制和信号处理能力比较突出，每个机器周期即达到1u秒，在一般实验上足够，且兼容多种语言C++,C语言及汇编等，是入门级学生的常用器材。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，他的基本功能是测量正弦信号、方波信号、脉冲信号以及其他各种单位时间内变化的物理量，因此它的用途十分广泛；数字频率计是计算机、通讯设备、音频设备等科研生产领域不可缺少的测量仪器。数字频率计的设计原理实际上是测量单位时间内的周期数。这种方法免去了实测以前的预测，同时节省了划分频段的时间，克服了原来高频段采用测评模式的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量方案、测量结果有十分密切的关系，因此，频率的测量的重要手段之一。电子计数器测频有两种方式：一是直接测量。直接测量适合高频信号的频率测量，间接测评适用于低频信号的频率测量。集成电路的类型很多，从大的方面可以分为模拟电路和数字集成电路2大类。数字集成电路广泛用于计算机、控制与测量系统，以及其他电子设备中。一般说来，数字系统中运行的电信号，其大小往往并不改变，但在实践分布上却有着严格的要求，这是数字电路的一个特点。数字集成电路作为电子技术最重要的基础产品之一，已广泛的深入到各个应用领域。本作品主要利用大学所学的数字电子基础相关知识以及模拟电子技术做成。所用器件主要：石英振荡器，中规模集成电路，即用作分频的10分频的74LS90,74LS00,74LS00；用作信号发生器的芯片ICL8038，及各型号的电位器，电容。

关键词：数字频率计，石英振荡器，集成电路，液晶显示

1.1设计要求

1.1.1基本要求

（1）频率测量

a．测量范围信号：方波、正弦波；幅度：0.1V～5V；频率：10Hz～100KHz

b．测量误差≤0.5%

（2）周期测量

a．测量范围信号：方波、正弦波；幅度：0.1V～5V；频率：10Hz～100KHz

b．测量误差≤0.5%

（3）脉冲宽度测量

a．测量范围信号：脉冲波；幅度：0.5V～5V；脉冲宽度≥100μs

b．测量误差≤1%

（4）显示器

十进制数字显示，对上述二种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。

（5）自制一个测试信号发生器，可产生正弦波和方波，频率为10Hz～100KHz，方波占空比可在0～100%调节，幅度0～5VP-P可调。

1.1.2信号发生器方案设计

实验中经常用到函数发生器来模拟一个数据，可以输出一个稳定精确的波形，本实验中，根据所学基本思路有两个。

第一个：可以通过555芯片产生一个方波，再通过一个滤波电路中把方波虑成正弦波，但是此方案有如下缺点;

1.硬件电路复杂；

2.暂态的时间常数不易调节；

3.制作成本高；

4.效果不好，高频阶段易失真；

第二个：通过专用芯片ICL8038，直接产生正弦波及方波，还可产生三角波，非常方便，价格也适中，硬件电路简洁，效果明显，易于调频及占空比。由于单片机采用的是12兆的晶振，且测量频率需要达到100K远远超过了单片机的反应时间，因此还需一个分频电路，可以轻松降低测量的需求。

2. 硬件电路的设计

2.1频率计主控制器

STC89C52是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的STC89C52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。如图1所示

图1

2.2键盘可以调节多种量模式

图2

2.3分频电路

分频电路主要有计数器74LS90,与非门74LS00,D触发器74LS74，三个芯片组成。74LS90为10分频，由于没有与门，因此通过74LS00内部两个与非门的组合，产生一个与门。如图3

图3

2.4波形产生电路，正弦波及方波

在2管脚产生一个正弦波，在9管脚产生一个方波，通过第8管脚连接一个电位器，可以调节正弦波和方波的频率，4,5管脚部分的电位器可以调节方波的占空比，通过电位器的调节，可以更方便的选择合适的波形进行测量！

图4

3. 系统调试及性能分析

3.1 硬件调试

系统的调试主要以程序调试为主。硬件调试首先检查焊接是否正确，然后可用万用表测试或通电检测。软件调试可以先编写显示程序并进行硬件的正确性检测，然后分别进行主程序，计数子程序，频率范围选择子程序，计算频率子程序和显示数据刷新子程序等的编辑及调试。本程序采用C语言编写，用keil编译器编程调试。由于经验不足，在电路板的调试过程中，有以下改动：

1 由于事先不知道老师那边有什么元器件，结果要用的某些器件根本没有，导致一开始的图纸不能使用，幸好更改图纸，最后做好了硬件。