综合课程设计报告——简易数字频率计

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1、合肥学院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另I」：电子信息与电气工程系专业：电子涪息工程班级：姓名：导师：成绩：2014年12月25H摘要:21弓I言21.1设计任务21.2设计耍求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理论分析与计算73.1脉冲宽度测量73.2频率与周期测最83.3刷新吋间84硬件设

2、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1()4.5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附录2主函数程序及注释17摘要基于ATmegal28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儿部分组成。该系统主要通过软件控制，利用AVRmega128单片机

3、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。此外木系统由外置键盘实现刷新吋间的调节，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〜lOKHz；测量误差W1%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:ATmegal28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

4、都应该少不了对信号的检测，而检测信号的频率也是其屮重要指标之一。本设计设计的目的就是耍设计出一•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。木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、键盘显示屯路以及自制稳压屯源屯路等几部分组成。在实际科研和测量仪器•I1,希望当输入信号的频率在1Hz〜lOKHz,甚至更高频率，以及幅度在大范围变化吋，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T1%，其至达到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

5、更高、性能稳定的简易数字频率计。木设计系统基于AVRmegal28单片机为主控制器，将数字屯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。最终木系统可实现频率、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1脱〜lOKHz；测量误差W1%等等要求。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、止弦波；幅度为0.5V〜5V；频率为1Hz〜lOKHz；测量误差W1%。（2）周期测量范围：信号为方波、正弦波；幅度为0.5

6、V〜5V；频率为1Hz〜lOKHz；测量误差W1%。（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210ms。测量误差W1%。（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，对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。（5）口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1啟〜lOKHz；测量误差W1%。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

7、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lllz〜lOKHz,测量误差W1%,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lOOIlz时，由于测量误茅要求小于1%,为达到高精度的要求，信号需要经过倍频放人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MlOms,测量误差W1%,这使得软件设计时耍求的频率WIOOIIz进行捕获计数。为满足测量误差精度的要求，显示时要精度到小数点后三位。题目要求的十进制数字，六位数显示也正说明这点。自行设计并制作的稳压电源要求纹波小，电压稳定，才能满

8、足系统设计耍求，提高系统稳定性。2.2