基于单片机的频率计设计毕业设计

目录一、引言................................................1矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。1.1数字频率计的发展和意义.........................1聞創沟燴鐺險爱氇谴净。1.2数字频率国内外的发展形势......................1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。二、系统总体设计......................................3酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2.1系统设计要求....................................3彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。2.2测频方法.........................................3謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。2.3系统设计思路....................................3厦礴恳蹒骈時盡继價骚。2.4系统设计框图....................................4茕桢广鳓鯡选块网羈泪。三、系统硬件设计......................................5鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。3.1单片机模块......................................5籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。3.1.1AT89C52介绍..................................5預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。3.1.2单片机引脚分配..............................6渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。3.1.3复位电路.....................................6铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。3.1.4定时/计数器..................................6擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。3.2电源模块..........................错误!未定义书签。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。3.2.1电源变压器....................错误!未定义书签。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。3.2.2整流电路......................错误!未定义书签。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。3.2.3滤波电路......................错误!未定义书签。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。3.2.4稳压电路......................错误!未定义书签。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。3.2.5电源模块原理图................错误!未定义书签。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。3.3放大整形模块....................................8猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。3.3.1与非门74LS00.................................8锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。3.3.2放大整形模块原理图...........................8構氽頑黉碩饨荠龈话骛。3.4分频模块.........................................9輒峄陽檉簖疖網儂號泶。3.4.1分频器74LS161芯片...........................9尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。3.4.2多路选择器74LS151芯片......................10识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。3.4.3分频模块原理图..............................10凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。3.5显示电路........................................11恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。3.5.1频率数值显示电路............................11鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。3.5.2频率数值单位显示电路........................12硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。四、系统软件设计.....................................13阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。4.1开始............................................13氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。4.2初始化模块.....................................13釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。4.3频率测量模块和量程自动切换模块..............14怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。4.4显示模块........................................15谚辞調担鈧谄动禪泻類。4.5延时模块........................................15嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。五、数字频率计仿真...................................17熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。5.1电源模块仿真...................................17鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。5.2放大整形电路仿真...............................18纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。5.2.1仿真软件MULTISIM10.0仿真整形电路..........18颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。5.2.2仿真放大整形电路............................18濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。5.3频率计仿真.....................................19銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。5.3.1用KEIL软件.................................19挤貼綬电麥结鈺贖哓类。5.3.2使用软件Proteus仿真频率计..................20赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。5.3.3频率计仿真运行调试..........................21塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。六、结论.................................错误!未定义书签。裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。参考文献.................................错误!未定义书签。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。致谢......................................错误!未定义书签。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。附录A....................................错误!未定义书签。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。程序源代码............................错误!未定义书签。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。附录B....................................错误!未定义书签。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。仿真效果图............................错误!未定义书签。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。1基于单片机的数字频率计一、引言1.1数字频率计的发展和意义随着电子技术的飞速发展，各类分立电子元件及其所构成的相关功能单元，已逐步被功能更强大、性能更稳定、使用更方便的集成芯片所取代。由集成芯片和一些外围电路构成的各种自动控制、自动测量、自动显示电路遍及各种电子产品和设备已广泛应用于各个领域，更新换代速度可谓日新月异。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。在电子系统广泛的应用领域中，到处看见处理离散信息的数字电路。供消费用的冰箱和电视、航空通讯系统、交通控制雷达系统、医院急救系统等在设计过程中都用到数字技术。数字频率计是现代通信测量设备系统中不可缺少的测量仪器，不但要求电路产生频率准确的和稳定度高的信号，而且能方便的改变频率。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。与传统的测量方式相比，运用了单片机频率计有着体积更小，运算速度更快，测量范围更宽和制作成本更低的优点。由于传统的频率计中有许多功能是依靠硬件来实现的，而采用单片机测量频率之后，有许多以前需要用硬件才能实现的功能现在仅仅依靠软件编程就能实现，而且不同的软件编程代码能够实现不同的功能，从而大大降低了制作成本。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。数字频率计主要实现方法有直接式、锁相式、直接数字式和混合式四种。直接式的优点是速度快、相位噪声低，但结构复杂、杂散多，一般只应用在地面雷达中。锁相式和直接数字式都同时具有容易实现产品系列化、小型化、模块化和工程化的特点，其中，锁相式更是以其容易实现相位同步的自动控制且低功耗的特点成为众多业内人士的首选，应用最为广泛。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。1.2数字频率国内外的发展形势在国际上数字频率计的分类很多。按功能分类，电子计数器有通用和专用之分。通用型计数器是一种具有多种测量功能、多种用途的万能计数器，它可测量频率、周期、多周期平均值、时间间隔、累加计2数、计时等。专用计数器指专门用来测量某种单一功能的计数器。胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。按频段分类有低速频率计数器、中速频率计数器、高速频率计数器和微波频率计数器之分。其中低速频率计数器最高计数频率小于10MHZ；中速频率计数器最高频率计数频率为10到100MHZ；高速频率计数器最高计数频率大于100MHZ；微波频率计数器的测频范围为1到80GHZ或更高。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。数字电路制造工业的进步，使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能，从而提高系统可靠性和速度。现如今，数字频率计已经不仅仅是测量信号频率的装置了，还可以测量方波的脉宽。在人们的生产生活中数字频率计也发挥着越来越重要的作用，比如有数字频率计来监控生产过程，这样可以及时发现系统运行中的异常情况，以便给人们争取时间处理。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。除此之外，它还可以应用于工业控制等其它领域。在传统的电子测量仪器中，示波器在进行频率测量时测量精度较低，误差较大。频谱仪可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但测量速度较慢，无法实时快速地跟踪捕捉到被测信号的频率变化。正是由于频率计能够快速准确地捕捉到被测信号频率的变化，因此频率计拥有非常广泛的应用范围。陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。目前，市场上的频率计厂家可分为三类：中国大陆厂家、中国台湾厂家、欧美厂家。其中，欧美频率计厂家所占有的市场份额最大。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。欧美频率计厂家主要有：PendulumInstruments和Agilent科技。现如今，对于频率计的设计目前也有专用芯片可以实现，如利用MAXIM公司的ICM7240来设计频率计，但由于这种芯片的计数频率比较低，远不能达到在一些场合而要测量很高的频率要求，而且测量精度也受到芯片本身的限制，因此提出用AT89C52单片机设计频率计来解决这些问题，从而实现高精度，宽范围测量的频率计的设计。钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。3二、系统总体设计2.1系统设计要求本课题设计技术要求：1.测量范围10HZ—2MHZ；2.用四位数码管显示测量值；3.能根据输入信号自动切换量程；4.可以测量方波、三角波及正弦波等多种波形。2.2测频方法在频率、速度等脉冲类测量过程中，采集指定的脉冲个数，与过程时间比较来测定频率、速度。这样的采样方式就是定数采样或定脉冲采样。这种方法其实是测量单个脉冲的周期或指定个数脉冲的总周期。这种测量脉冲的方法又叫做测周法。懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。在频率、速度等脉冲类测量过程中，在指定的时间内，计量脉冲个数，让脉冲个数与指定的时间比较来测定频率、速度。这样的采样方式就是定时采样。这种方法其实是测量单位时间的脉冲个数。这种测量脉冲的方法又叫做测频法。謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。目前测量频率的方法主要有脉冲定时测频法，脉冲周期测频法，脉冲倍频测频法和脉冲分频测频法。本文采用脉冲定时测频法和脉冲分频测频法。呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。2.3系统设计思路以单片机AT89C52单片机为核心，设计一种数字频率计，它由放大整形电路、分频电路、多路选择器、单片机、显示电路等组成，应用单片机中的定时/计数器和中断系统等完成频率的测量。在整个设计过程中，放大整形电路是把非矩形波转化成矩形波，这样单片机才能识别；分频