综合—课程设计报告—简易数字频率计学位论文.doc

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1、基于单片机的简易数字频率计设计综合课程设计报告题目：基于单片机的简易数字频率计设计系别：电子信息与电气工程系专业：电子信息工程班级：姓名：导师：成绩：2014年12月25日基于单片机的简易数字频率计设计目录摘要:11引言11.1设计任务21.2设计要求22系统设计22.1设计思路22.2总体方案设计与论证22.3各模块方案设计与论证42.3.1主控制模块方案的设计论证42.3.2波形变换模块方案的设计论证42.3.3键盘模块方案的设计论证52.3.4显示模块方案的设计论证52.3.5稳压电源模块方案的设计论证62.4方案确定63理论分析

2、与计算73.1脉冲宽度测量73.2频率与周期测量83.3刷新时间84硬件设计84.1稳压电源电路设计84.2主控制电路设计94.3波形变换电路设计94.4倍频放大电路设计104.5键盘电路设计114.6显示电路设计125软件设计126系统测试146.1测试条件146.2测试仪器146.3测试方法和测试结果及分析147总结168参考文献16附录17附录1部分器件清单17基于单片机的简易数字频率计设计附录2主函数程序及注释17基于单片机的简易数字频率计设计基于单片机的简易数字频率计设计基于单片机的简易数字频率计设计摘要基于ATmega128

3、单片机为主控制器，设计并实现了一台简易数字频率计的制作。该简易数字频率计主要由主控制器电路、波形变换电路、倍频放大电路、键盘显示电路以及稳压电源电路等几部分组成。该系统主要通过软件控制，利用AVRmega128单片机内部定时器特有的捕获低频脉冲信号，并计数的功能，从而实现系统的制作。此外本系统由外置键盘实现刷新时间的调节，LCD12864液晶屏同步显示频率、周期、脉冲宽度以及刷新时间值。通过继电器的切换控制，实现了低频信号的倍频放大以便于测量。最终本系统可实现频率、周期测量范围在信号为方波、正弦波时幅度为0.5V～5V；频率为1Hz～1

4、0KHz；测量误差≤1%等等要求。同时该系统具有电路结构简洁紧凑，易于控制，测量精度高等优点。关键词：ATmega128波形变换倍频放大继电器切换LCD显示1引言随着电子技术的不断发展，各种电子产品也层出不穷，种类繁多。但是每一种产品开发时都应该少不了对信号的检测，而检测信号的频率也是其中重要指标之一。本设计设计的目的就是要设计出一种高效，高精度，价格便宜符合广大群众要求的简易数字频率计。本设计的简易数字频率计主要由主控制器电路、波形变换电路、倍频放大电路、键盘显示电路以及自制稳压电源电路等几部分组成。在实际科研和测量仪器中,希望当输入

5、信号的频率在1Hz～10KHz,甚至更高频率，以及幅度在大范围变化时,输出信号的频率、周期和脉冲宽度大小能按输入信号的调节实时显示,且误差小于1%，甚至达到0.01%的高精度。这就要求对电路进行优化设计,兼顾工艺制造以及软件编程算法的准确性，才能设计出性价比更高、性能稳定的简易数字频率计。本设计系统基于AVRmega128单片机为主控制器，将数字电路控制转变成用软件控制去实行，不但简化了电路结构，使系统易于控制，而且使得系统性能更加稳定，精度更高，从而了提高系统性价比。最终本系统可实现频率、周期测量范围在信号为方波、正弦波时幅度为0.5

6、V～5V；频率为1Hz～10KHz；测量误差≤1%等等要求。23基于单片机的简易数字频率计设计1.1设计任务设计并制作一台数字显示的简易数字频率计。1.2设计要求（1）频率测量范围：信号为方波、正弦波；幅度为0.5V～5V；频率为1Hz～10KHz；测量误差≤1%。（2）周期测量范围：信号为方波、正弦波；幅度为0.5V～5V；频率为1Hz～10KHz；测量误差≤1%。（3）脉冲宽度测量范围：信号为脉冲波；幅度为0.5V～5V；脉冲宽度≥10ms。测量误差≤1%。（4）显示器：十进制数字显示，六位数显示，显示刷新时间1～10秒连续可调，对

7、上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。（5）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。2系统设计2.1设计思路综合分析题目可知，要求频率、周期测量范围在信号为方波、正弦波时幅度为0.5V～5V；频率为1Hz～10KHz；测量误差≤1%。由于信号有正弦波，这就要求电路设计时有信号放大整形电路，使信号转换为方波以便于软件设计时采集高低电平，捕获信号上升下降沿进行计数测量。又由于要求的频率为1Hz～10KHz，测量误差≤1%，当频率较高时，计数测量的精度也较高，信号经过波形变换，无需倍频就可输出；然而当频率小于100Hz时，由于测

8、量误差要求小于1%，为达到高精度的要求，信号需要经过倍频放大后输出以便于测量计数，这就需要通过继电器的控制。至于脉冲宽度测量时要求≥10ms，测量误差≤1%，这使得软件设计时要求的频率≤100Hz进行捕获计