基于单片机的简单频率计课程设计报告.doc

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1、《单片机原理与接口技术》课程设计报告频率计17目录1功能分析与设计目标12频率计的硬件电路设计32.1控制、计数电路32.2译码显示电路53频率计的软件设计与调试63.1软件设计介绍63.2程序框图83.3功能实现具体过程83.4测试数据处理，图表及现象描述104讨论115心得与建议126附录（程序及注释）13171功能分析与设计目标背景：在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。为了实现智能化的计数测频，实现一个宽领域、高精度的频率计,一种有效的方法是将单片机用于频率计的设计当

2、中。用单片机来做控制电路的数字频率计测量频率精度高，测量频率的范围得到很大的提高。题目要求：用两种方法检测（Δm，ΔT）要求显示单位时间的脉冲数或一个脉冲的周期。设计分析：电子计数式的测频方法主要有以下几种：脉冲数定时测频法(M法)，脉冲周期测频法(T法)，脉冲数倍频测频法(AM法)，脉冲数分频测频法(AT法)，脉冲平均周期测频法(M/T法)，多周期同步测频法。下面是几种方案的具体方法介绍。脉冲数定时测频法(M法)：此法是记录在确定时间Tc内待测信号的脉冲个数Mx，则待测频率为：Fx=Mx/Tc脉冲周期测频法(T法)：此法是在待测信号的一个周期Tx内，记录标准

3、频率信号变化次数Mo。这种方法测出的频率是：Fx=Mo/Tx脉冲数倍频测频法(AM法)：此法是为克服M法在低频测量时精度不高的缺陷发展起来的。通过A倍频，把待测信号频率放大A倍，以提高测量精度。其待测频率为：Fx=Mx/ATo脉冲数分频测频法(AT法)：此法是为了提高T法高频测量时的精度形成的。由于T法测量时要求待测信号的周期不能太短，17所以可通过A分频使待测信号的周期扩大A倍，所测频率为：Fx=AMo/Tx脉冲平均周期测频法(M/T法)：此法是在闸门时间Tc内，同时用两个计数器分别记录待测信号的脉冲数Mx和标准信号的脉冲数Mo。若标准信号的频率为Fo，则待

4、测信号频率为：Fx=FoMx/Mo多周期同步测频法：是由闸门时间Tc与同步门控时间Td共同控制计数器计数的一种测量方法，待测信号频率与M/T法相同。以上几种方法各有其优缺点：脉冲数定时测频法，时间Tc为准确值，测量的精度主要取决于计数Mx的误差。其特点在于：测量方法简单，测量精度与待测信号频率和门控时间有关，当待测信号频率较低时，误差较大。脉冲周期测频法，此法的特点是低频检测时精度高，但当高频检测时误差较大。脉冲数倍频测频法，其特点是待测信号脉冲间隔减小，间隔误差降低；精度比M法高A倍，但控制电路较复杂。脉冲数分频测频法，其特点是高频测量精度比T法高A倍，但控

5、制电路也较复杂。脉冲平均周期测频法，此法在测高频时精度较高，但在测低频信号时精度较低。多周期同步测频法，此法的优点是，闸门时间与被测信号同步，消除了对被测信号计数产生的±1个字误差，测量精度大大提高，且测量精度与待测信号的频率无关，达到了在整个测量频段等精度测量。功能描述：由于水平有限，本次设计采用相对简单的M法和T法两种方法测量简单方波的频率或脉宽（由于是输入简单方波信号，省去了被测输入信号通过脉冲形成电路进行放大与整形这个步骤）。利用AT89C51单片机的T0、T1的定时计数器功能，来完成对输入的信号进行频率计数或脉宽计时，计数（计时）的频率结果通过5位八

6、段LED数码管显示器显示出来。17设计指标：M法由于T0、T1对外部脉冲信号的最高计数频率为振荡频率的1/24，而振荡频率为12MHz，得M法最高计数频率为500KHz，而本设计设定最高计数频率即为500KHz。误差要求尽量小。T法仅设定能测的外部脉宽范围为65536×20us，以使定时计数器在不产生溢出中断的情况下进行测量。本设计的频率测量误差要求尽量小，实践证明误差控制在1/100范围内。2频率计的硬件电路设计原理介绍放大整形电路控制门电路计数器电路译码显示电路待测信号图2-1数字式频率计原理框图由上图可以看出，待测信号经过放大整形电路后得到一个待测信号的

7、脉冲信号，然后通过计数器计数，可得到需要的频率值，最后送入译码显示电路中显示出来。但是控制部分相对重要，它在整个系统的运行中起至关重要的作用。本设计控制电路和计数器电路以AT89C51为核心，译码显示电路采用单片机静态显示计数来显示，采用5位七段LED数码管显示器。下面分节介绍各部分硬件电路：172.1控制、计数电路单片机作为控制系统和计数器，是本次设计的最重要的部分，AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器

8、，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密