数字频率计设计【开题报告】

开题报告

通信工程

数字频率计设计

一、课题研究意义及现状

频率计又称频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器，频率测量的原理归结成一句话就是：单位时间内对被测信号进行计数。

在传统的电子测量仪器中，频率计的应用范围越来越广，它不仅可以测量普通的如正弦波信号的频率，在教学、科研、高精度仪器测量、工业控制等领域也都有广泛的应用。示波器虽然可以对信号进行频率测量，但缺点是精度较低，误差较大。频谱仪虽然有也准确的测量频率和显示被测信号的频谱的优点，但它的测量速度比较慢，比较耗时间，也不能实时精确的捕捉到被测信号频率的变化情况。但频率计却能够快速精确的捕捉到被测信号频率的变化，所以，频率计在各个重要的领域中被普遍使用到。例如：

在传统的生产制造企业中，频率计被广泛的应用在生产线的生产测试中。当生产线中有故障的晶振产品时，频率计就可以快速准确的定位到发生故障的那件晶振产品，生产人员就可以及时的采取措施，以确保产品的质量保证。

在计量实验室中，频率计也可以对各种电子测量设备等产品的本地振荡器进行校准。

在无线通讯测试中，就可以用频率计对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。

虽然目前使用的频率计产品很多，但基本上都是采用专用技术芯片（如ICM7240等）和数字逻辑电路组成，由于这些芯片本身的工作频率不高（如ICM7240仅有15MHZ左右），从而限制了产品工作频率的提高，远不能达到在一些特殊场合需要测量很高频率的要求，而且测量精度也收到芯片本身的极大限制。

随着社会的进步、科技的发展，频率计所测量的频率范围极影越来越大，精度也越来越高，但最重要的是如今的频率计已不仅仅是简单的用来测量频率和一些具有周期特性的频率：经过改装，做成数字式脉宽测量仪，就可以测量脉冲宽度；也可以经过改装后做成可以测量电容的数字式电容测量仪；还可以在电路中增加传感器，使之可以测量长度、重量、压力、温度等非电量的测量。因此，使频率计在其他领域也可以发挥出其重要性。

频率计具有体积小、可靠性高、功率低的特点，也是计算机、通讯设备、音频视频等科研领域中不可缺少的测量仪器。使之在各个领域都得到广泛的应用。

经过频率计行业的调查研究可以得知：我国频率计行业正在逐步走出低谷，而且该行业已经基

本步走出了全球经济萧条的低迷期。频率计生产企业的决策影响很大，要求我们站在全球经济背景下、把握好经济发展的周期、剖析中国宏观经济政策走向，认清频率计行业发展形势、抓住机遇，准确预测频率计行业未来走势，制定正确的发展规划、及时调整发展战略、积极开拓新的市场，在危机后迅速崛起。

二、课题研究的主要内容和预期目标

基于单片机来实现数字频率计的测频系统的设计，并能够用十进制数码显示被测信号的频率，如正弦波、方波信号等。

了解当前国内外数字频率计的研究和其产品市场；熟悉了解单片机的各个部分及功能，为毕业后从事电子设备研发、制造及营销方面打下坚实的基础。

毕业设计的具体内容是设计制作一台基于单片机实现的测量范围为在1HZ-10KHz的数字频率计。

系统总体指标及功能要求：

（1）测量范围为1Hz－10KHz

（2）测量误差：≤±1% 。

（3）输入波形：正弦波、方波、三角波。

（4）要求测量结果用十进制显示

（5）要求实现自动量程转换

（6）要求有输入保护电路，和超量程报警功能。

结合上面给出的系统总体指标及功能，要求我们基于单片机做出一个数字频率计，使其能够对输入信号的频率进行选着，用哪种方法进行测量，最后把测得的频率用十进制数字在数码管上显示出来。

三、课题研究的方法及措施

本课题重点研究的是用单片机对被测信号进行频率的测量，然后把被测信号频率值的十进制数在LED灯上显示出来。

数字频率计测量频率的过程：对测量范围1HZ-10KHZ进行划分，分为2个频率范围。单片机内有计数法和定时法两种测量频率的方法。根据外部输入信号频率的不同，用不同的测量方法去测量被测信号的频率，并实现量程的自动转换，最后在数码管上显示出来。

以89C51单片机为控制器件的频率测量方法，并用C语言进行设计，采用单片机智能控制，结合外围电子电路，得以高低频率的精度测量。

我们用单片机C语言来编写程序，可以摆脱与硬件无必要的接触，更专心的考虑功能和算法而不是考虑一些细节问题，这样就减少了开发和调试的时间。C语言具有良好的程序结构,适用于模块化程序设计，因此采用C语言设计单片机应用系统程序时，首先要尽可能地采用结构化的程序设计方法，将功能模块化，由不同的模块完成不同的功能，这样可使整个应用系统程序结构清晰，易于调试和维护。

四、课题研究进度计划

毕业设计期限：自2010年10月4至2011年4月8日。

第一阶段（4周）：分析任务，收集资料，系统总体方案设计，完成开题报告、文献综述、外文翻译。

第二阶段（4周）：设计与写论文，硬件电路与软件程序设计，撰写设计报告与论文。第三阶段（2周）：设计作品完善，论文修改。

五、参考文献

[1]金琳.基于EDA技术的频率计系统设计[D].吉林大学:中国优秀硕士学位论文全文数据库,2007.

[2]张志文,田英峰.基于的DSP高精度频率测量系统的研究[J],西安工业大学学报.2007,27(2):167-170.

[3]俞宁,邹应全.基于单片机和CPLD的频率测量研究[J].现代电子技术,2008,12,22（24）,52-53.

[4]田乐.基于FPGA和CAN总线的八通道数字频率测量系统的研制[D].天津大学:中国优秀硕士学位论文全文数据库,2008.

[5]杨恢先，黄辉先.单片机原理[M].北京:人民邮电出版社,2006,10.

[6]任小青，王晓娟．基于AT89C51单片机的频率计设计方法的研究［J］．青海大学学报：自然科学版．2009, 02．10-13．

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33 – 371．

[8]Texas Instrument Inc.TMS320VC5520 Fixed-Point Digital Signal Processor Data