基于单片机的数字频率计的设计(毕业论文).ppt

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1、指导老师：答辩人：专业：年级：基于单片机的数字频率计的设计论文概要在电子技术中，频率是最基本的参数之一，频率检测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方案、测量结果都十分密切的关系。频率信号抗干扰性强、易于传输，可以获得较高的测量精度。随着数字电子技术的发展，频率测量成为一项越来越普遍的工作，因此频率计的设计与实现具有重要的意义。本设计是基于学过的单片机技术和C语言，设计的一种数字式量程自动切换频率计数器，该频率计具有操作简单方便、响响应速度快、体积小等一系列优点，可以及时准确的测量低频信号频率。论文主体结构2341总系统设计与分析单元电路设计与分析结论与谢词

2、总设计仿真与调试总系统设计与分析1.1设计内容利用电源、单片机、放大整形电路及LED数码管显示等模块，设计一个简易的频率计能够较精确的测量出被测信号的频率。参数要求如下：1．测量范围为：1HZ—200KHZ；2．用四位数码管动态显示测量值；3．能根据输入信号按2KHz、20KHz、200KHz三种档位自动切换量程；4.能测量正弦波、方波、三角波等多种波形信号的频率值。1.2设计思路测频的原理归结成一句话，就是“在单位时间内对被测信号进行计数”。常用的频率测量方法主要有两种：直接测频法和间接测频法（即测周期法）。直接测频法在低频段的相对测量误差较大，故常用于测量高频信号；测周期

3、法在高频段的相对测量误差较大，更适合于测量低频信号由于本次设计的实际测量范围为1Hz～200KHz左右，主要是针对在低频段的测量，且由于单片机具有程序运算功能，频率为周期的倒数，这样使得频率测量与周期测量可以互通，故此次设计采用间接测量法（测周期法）。其原理图如下所示：被测闸门信号高频基准信号实际检出已知信号未知1.3电路设计数字频率计系统设计共包括四大模块：单片机控制模块、电源模块、放大整形模块及ＬＥＤ显示模块。数字频率计设计总框图如下：被测信号放大整形电路单片机LED显示电源电路1.4原理图单元电路设计与分析2.1控制电路模块单片机模块主要以AT89C5l为核心，频率测量

4、电路选用AT89C5l作为频率计的信号处理核心。AT89C51单片机内部具有两个16位的定时/计数器T0和T1，使用定时/计数器T0和T1，将T１设置为定时方式，每50ms产生一次中断，产生20次中断所用的时间正好为1S；将T０设置在计数方式，初值为0，计数65536次后产生一次溢出中断，并对溢出的次数计数（计数值N），1S内所计的总脉冲为65536×N+TH０×256+TL０，这个数为计数被测信号的频率值。把T1做计数器使用时，它最快计数速率是系统时钟的1/24，单片机的晶振为12MHZ，那么它的计数速率为500KHZ，最低计数速率为10HZ（经验值）。当主控门关闭时，经延

5、时整形电路的延时后，延时电路输出一个复位信号，使计数器和所有的触发器置0，为后续新的一次采样做好准备，即能锁住一次显示的时间，直到接受新的一次采样为止。显示方式采用七段LED数码管显示读数，做到显示稳定、不跳变。ＡＴ８９Ｃ５１单片机引脚图：由图可知，AT89C51单片机共有40个引脚，32条I/O线，它包含2个16位定时／计数器、4K字节的程序存储器、128字节的RAM、32条I/O线、一个5中断源两个优先级的中断结构、一个双工的串行口、片上震荡器、时钟电路、1个具有同步移位寄存器方式的串行输入／输出口和4Kx8位片内FLASH程序存储器。16位定时／计数器用于实现待测信号的

6、频率测量或者待测信号的周期测量。同步移位寄存器方式的串行输入／输出口用于把测量结果送到显示电路。AT89C51路构成的单片机电路2.2电源电路本电路主要应用整流系统和稳压器LM317组成的电压源电路来实现最终设计，在此电路中，经过整流滤波和LM317自身的稳压作用，所以使电路的稳定性增加。本设计主要基于输出电压、范围设计，设计原理图如下所示：2.3放大整形电路放大电路由晶体管2N4123与74LS00等组成，其中2N4123组成放大器将输入频率为fX的周期信号如正弦波、三角波等进行放大。与非门74LS00构成施密特触发器，它对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。放大整

7、形电路如下图所示：2.4显示电路显示模块由频率值显示电路和量程转换指示电路组成。频率值显示电路采用四位共阳极数码管动态显示频率计被测数值。量程转换指示电路由三个LED分别指示2KHz、20KHz及200KHz档，使读数简单可观。LED档位指示原理电路数码管显示电路原理图总设计仿真与调试3.1电源电路的仿真由所设计的电源电路图得到的仿真结果如下：(a)(b)(c)(d)电源电路仿真结果上图为所设计的电源电压仿真结果，其中(a)为变压器输入电压220V，频率为50Hz；(b)为变压器输出电压17V，通过之前