应教042李亚强—三频段数字频率计的设计研究

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1、河南科技学院2009届本科毕业论文（设计）论文题目：三频段数字频率计的设计研究学生姓名：李亚强所在院(系):机电学院所学专业：应用电子技术教育导师姓名：田熙燕完成时间：2009年5月20日摘要本文介绍了频率测量的基本原理，运用51单片机作为系统的主控部件，实现对信号频率的测量和数据处理，在数码管上直观显示被测信号的频率。利用51单片机的内部分别两个定时/计数器对信号的频率进行计数和闸门定时。各个频率段采用适合本段频率的基于单片机的频率测量方法。系统硬件电路结构构简单，软件设计容易，提高了信号频率的测量精度。关键词：频率测量，单片机，整形，分频，串口LED显示Researchandd

2、esignonthethreesegmentdigitalfrequencymeterAbstractThispaperintroducesthebasicprinciplesoffrequencymeasurementanduse51single-chipmicrocomputerasthecontrolsystemcomponents,toachievefrequencymeasurementanddataprocessing.Itcandisplaythefrequencyofthemeasuredsignalonthedigitalcontroltechnology.Itu

3、sesingle-chipmicrocomputer51andtwooftheinternaltimer/counterfrequencyofthesignaltimingandthegatecountrespectively.thefrequencyofsingle-chipmicrocomputer-basedmeasurementmethod.Itissimpleinthehardwareandthesoftware,anditincreasedthefrequencyofmeasurementaccuracy.Keywords:Frequencymeasurement,Mi

4、crocontroller,Frequencydivision,SerialLEDdisplay目录1绪论11.1课题的背景及意义11.2课题的应用前景11.3未来发展方向展望12频率计的工作原理22.1数字频率计概述22.2频率测量基本原理22.3频率测量基本方法32.3.1频率测量法32.3.2周期测量法32.3.3多周期同步法42.4测量方法引起误差53确定实验方案53.1方案153.2方案253.4方案比较及确定64系统总体设计框图64.1主控电路单片机74.2信号处理电路84.2.1小信号放大电路84.2.2整形电路94.2.3分频和选通电路104.3显示电路的设计114

5、.4电源稳压电路的设计125系统软件设计135.1周期法测量子程序135.2多周期同步法测量145.3频率法率量155.4显示子程序166结束语18致谢18参考文献18附录1整体电路图20附录2系统程序流程图21附录3周期法子程序流程图22附录4多周期同步法子程序流程图23附录5测频法子程序流程图24附录6系统程序251绪论1.1课题的背景及意义随着科技的飞速发展，实现测量的数字化、自动化、智能化已成为各类仪器仪表设计的方向。在电子信息领域中经常需要测量脉冲周期、脉冲频率等参数，频率测量对生产过程监控有很重要的作用，可以发现系统运行中的异常情况，以便迅速做出处理。传统的数字频率计大

6、多采用测频法测量频率，通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，在使用过程中存在电路结构复杂，产生比较大的延时，可靠性差、测量精度低、而且测量低频信号时不宜直接采用，故障率高维护不易等问题。虽然使用逻辑分析仪和专门的频率计可以很好地测量这些参数，但其价格昂贵。随着单片机技术的不断发展，用单片机通过软件设计，采用适当的算法取代这部分电路，弥补上述不足，而且性能也将大有提高。在单片机上实现的频率计，整个系统非常精简，而且具有灵活的现场可更改性。在不更改硬件电路的基础上，对系统进行各种改进还可以进一步提高系统的性能。该数字频率计具有高速、精确、可靠、抗干扰性强和现场可编程等优点[1]

7、。1.2课题的应用前景在现代化的工业生产、科学研究等领域中，频率的测量是很普遍的。数字频率信号便于远距离传输，后续电路灵活，接口简单，占用系统资源少等优点。所以在一些非快速过程的前向通道中多采用电压/频率的转换来代替通常的A/D转换。由于单片机内部含有稳定度较高的标准频率源、定时／计数器等硬件，能很方便地对外部信号或标准频率信号进行计数。系统可以具有更小的体积、更实用的功能及更便宜的价格。由于频率所处频段的不同，各个频段要采用不同的方法才能达到精确的要求。本设计中的频