3位.数显频率计数器

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1、学号09700227单片机原理及应用设计说明书3位数显频率计数器起止日期：2012年12月24日至2013年12月28日学生姓名刘扬班级09电信2班成绩指导教师(签字)电子与信息工程系2013年12月28日目录第一章：设计背景及要求11.1数字频率计数器的背景及意义11.2设计要求1第二章：设计原理及总体方案12.1频率计的基本原理12.2方案的确定2第三章：硬件设计33.1主控单元33.2频率采集73.3显示单元73.4原理图设计9第四章：软件设置94.1设计流程94.2程序设计10第五章：仿真设计及结果145.1源程序编译及结果145.2原理图

2、绘制145．3仿真结果15第六章：总结及体会15第一章：设计背景及要求1.1数字频率计数器的背景及意义在现代社会中，随着电子工业的发展，能够精确测量各种设备仪器中电路的频率、电压、电流等参数已越来越重要。而传统的电子测量仪器中，示波器在进行频率测量时测量精度较低，误差较大。频谱仪可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但测量速度较慢，无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。正是由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化，因此，频率计拥有非常广泛的应用范围。在生产制造企业中，频率计被广泛的应用在生产线的生产测试中。频率计能够快速的捕捉到晶体

3、振荡器输出频率的变化，用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品，确保产品质量。在计量实验室中，频率计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。在无线通讯测试中，频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。我所设计的三位数显频率计数器，是基于ATMEL公司的AT89S51单片机，通过其T0与T1的定时与计数功能，来测量输入信号的频率，并通过六位动态数码管显示出来，并且尽可能使用最少的元器件，在满足性能要求的前提下，尽量节省成本，以期最大的性价比。1.2设计要求(1)基于AT89

4、S51单片机，设计一个精确测量输入信号频率的频率计数器(2)能够精确测量频率范围在0Hz—250kHz之间的输入信号(3)测量误差不超过±1Hz(4)使用六位数码管显示测量结果(5)在满足性能的前提下，尽可能使用最少的、最廉价的元器件第二章：设计原理及总体方案2.1频率计的基本原理频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则每测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测

5、的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。测量一个信号的频率有两种方法：第一种是计时法，用基准信号去测量被测信号的高电平持续的时间，然后转换成被测信号的频率。第二种是计数法，计算在基准信号高电平期间通过的被测信号个数。根据设计要求测量0HZ~250KHZ16的正弦信号，首先要将正弦信号通过过零比较转换成方波信号，然后变成测量方波信号。如果用第一种方法，当信号频率超过1KHZ的时候测量精度将超出测量精度要求，所以当被测信号的频率高于1KHZ的时候需要将被测信号进行分频处理。如果被测信号频率很高需要将被测信号进行多次分频直到达到设计的精度要求。数字

6、频率计是一种应用很广泛的仪器电子，在广泛的应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。随着数字电路制造工业的进步，使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能，从而提高系统可靠性和速度。本论文设计采用AT89C51单片机为控制器件来制作一个0HZ~250KHZ的频率计，并将所需得到的频率通过数码管显示出来。根据设计要求用单片机的内部T0产生基准信号，由INTO输入被测信号，通过定时方式计算被测信号的持续时间。通过单片机计算得出结果，最后通过数码管显示测量结果。系统的原理框图如图2-1所示。AT89S51单片机3位数码管频率源图2-1数字频率计系

7、统框图2.2方案的确定系统采用MCS—51系列单片机AT89S51作为控制核心，门控信号由AT89S51内部的计数定时器产生，单位为1µs。由于单片机的计数频率上限较低(12MHZ晶振时约500KHZ)，所以需对高频被测信号进行硬件分频处理，AT89S51则完成运算、控制及显示功能。由于使用了单片机，使整个系统具有极为灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能扩展与改进。原理图如图2-23位数码管显示单片机处理信号输入图2-2单片机测频原理图在本设计方案中，我通过程序设定T0工作在计数状态下，T1工作在计时状态下。T0计数器对输入的信号经行计数，其最大

8、计数值为fOSC/24,当fOSC=12MHz时，T0的最大计数频率为500kHz。由于信号的频率就是每秒钟信号脉冲的个数