多功能计数器设计

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1、学号：09091310692011-2012学年第一学期《单片机原理及接口技术》课程设计报告题目：多功能计数器设计专业：通信工程班级：电气工程系09通信2班姓名：2222指导教师：2222成绩：电气工程系2011年12月15日课程设计任务书一•设计目的设计一个简易多功能计数器，实现多功能计数功能。二、设计任务设计一个简易多功能计数器，由特定型号的单片机控制。通过单片机对、配合相应的测量电路以及相应的软件，实现对正弦信号频率、周期和相位差、被测信号峰值测量，可记录多个历史数据，其主要电路包括电平电路，时基电路、测频电路、测周电路、键盘输入电路、显示电路

2、等，信号输入后先自动判断频率的范围，然后选择需要的测量电路。通过单片机对数据进行处理，在误差允许范围内显示各个测量值。三、具体设计要求(1)具有测量周期、频率、相位差的功能；(2)周期、时间间隔测量：a.测量范围：1

3、Js〜1s；幅度范围：0.5Vrms〜5Vrms；b・测量误差W10”频率测量：a.测量范围：1Hz〜10MHz；信号幅度范围：0.5Vrms〜5Vrmsob•测量误差W10"。(3)相位差测量：a.量程：0〜360°；测量准确度：1°;分辨率:0.1°ob.信号频率范围:10Hz~100kHz;信号幅度范围：0.5Vrms~5Vrms

4、o摘要近年来，高精度频率测量仪器广泛应用在晶体和晶体振荡器等需求量大和要求高精度的行越来越多的电子产品要求具备高性能和低功耗的特点，一般精度的测量仪器不能满足对其测量要求，而高精度仪器成本市过高。因此，亟待设计一种测量精度高、成本低的多功能测量仪器以满足大众需求。而我们设计的这款多功能测量仪器具有设计精良、易操作、精度高、成本低的特点，具有良好的市场前景和经济效益。众所周知，频率、周期、相位是交流信号的3大要素。一般情况下，分析交流信号需研究其频率与相位，而周期可直接由频率计算。对于正弦信号的频率、相位测量准确度的要求不断提高，而随着电子技术的发展，

5、对其测量方法仍不断改进完善。较早采用直接频率测量的测频法，为了保证测试精度，一般低频信号釆用测周期法，而高频信号采用测频法，测量很不方便。而相位测量最初采用测量信号一个周期参数的方法，该方法精度适用于低频，而高频时误差变大。该多功能计数器采用等精度测量法来测量信号频率，同时采用基于单片机和FPGA的计数相位测量方法完成精确相位测量，并能在液晶显示器实时显示当前信号的频率、周期和相位差。该计数器将正弦信号频率和相位的测量于一体，精度高，实用性强。关键字：频率周期相位多功能计数器目录一、多功能计数器特点和技术指标1.1多功能计数器主要特点51・2多功能计

6、数器技术指标5二、方案设计论证2.1系统总体方案——6l=J■■I2.3相位测量72.4时I'可的I'可隔狈量7三、系统的软硬件设计3.1系统硬件电路设计3.1.1程控放大电路-83.1.211零比较电路93.2系统软件设计四、系统测试与误差分析4.1系统测试-104.2误差与结果分析.11五、课程设计结束语附录参考文献一、多功能计数器特点和技术指标：1.1多功能计数器主要特点：1•单片机控制2•等精度测量3.测量速度20次/秒4.高性价比，高可靠性5.PPM测量时F0可任意设置6.晶体行业专用PPM调频计7.A通道具有低通滤波器和20倍衰减功能&1

7、0位LED显示(8位数据位，2位指数值)11.新型导电橡胶轻触式按键，外形美观大方1.2多功能计数器技术指标：功能测频、测周、计数、自校计数容量10(8)-1灵敏度1Hz〜10Hz(40mVrms)10Hz~10MHz/100MHz(20mVrms)低通滤波器截止频率约IMHz/lOOkHz阻抗A通道:lMQ/40pFB通道：500最大输入幅度A通道：交流加直流＜250Vp-pB通道：＜3Vp-p波形适应性正弦波、脉冲波、三角波耦合方式AC耦合分辨率闸门时间10ms显示6位闸门时间100ms显示7位闸门时间Is显示8位闸门时间10s显示8位测量误差土

8、时基准确度土触发误差x被测频率(或周期)土LSD吋基标称频率：10MHz二、方案设计论证2.1系统总体方案根据设计任务和要求，本计数器在硬件上由电源模块、预处理模块、分频器、C8051芯片、LCD、键盘、温度测量模块、语音模块等部分组成，如图2-1所示。图2-1系统设计流程图2.2频率（周期）测量等精度测量法的测量时间是人为设定的，闸门的开启和闭合由被测信号的上升沿来控制，测量精度与被测信号频率无关，因而可以保证在整个测量频段内的测量精度保持不变。被测信号的计数是同步的，对于基准信号来说，存在±1的误差，只要计数足够大，可满足高精度要求。•时间间隔T

9、x■<待哌mI.I11TL11里化时钟_n_n_n_1------吋周期测量原理图2.3相位测量相差一时间测