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基于单片机的数字频率计的设计.doc

发布时间：2022-06-25 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.30M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    ABSTRACT
    Key Words：Measurement; Frequency meter; Single chi
    1 引言
    致 谢
    参考文献
    摘 要 在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都 有十分密切的关系。由于频率信号抗干扰能力强、易于传输，可以获得较高的测量精度。 因此，频率的测量就显得尤为重要，测频方法的研究越来越受到重视。 为了实现智能化的计数测频，实现一个宽领域、高精度的频率计,一种有效的方法是 将单片机用于频率计的设计当中。因此本文设计给出了一种较小规模和单片机(AT89S52) 相结合的频率计的设计方案，该方案不但切实可行,而且体积小、保密性强、设计简单、 成本低、精度高、大大降低了设计成本和实现复杂度。频率计的硬件电路是用 Protel99 绘图软件绘制而成，软件部分的单片机控制程序，是以 KeilC 做为开发工具用 C 语言编 写而成。 关键词：测量；频率计；单片机 AT89S52；
    ABSTRACT Among electronic technology, frequency is one of the most basic parameters, and all there are close relations in the measurement schemes of many other electric parameters and result of measuring. Because the signal anti-interference ability of frequency is strong, easy to transmit, can obtain higher measurement precision. So, the measurement of frequency seems particularly important, the research of the method is being paid attention to. In order to realize the counting of intellectuality examines frequently, realize a wide-range, high-accuracy cymometer, an effective method is to use one-chip computer for the design of the cymometer.. So this design plan of Frequency meter combining with one-chip computer (AT89S52) on a small scale, not only feasible, and small, of good security, design simply, with low costs, the precision is high, have reduced the design cost and realized complexity greatly. The hardware circuit of the Frequency meter is drawing with Protel 99 mapping software, the one-chip computer control procedure of regarded KeilC as the developing the software part, instrument to write in C language. Key Words：Measurement; Frequency meter; Single chip computer AT89S52; C language
    目 录 1 引言 ........................................................................................................................................1 1.1 概述...................................................................................................................................1 1.2 产品开发背景...................................................................................................................1 1.3 国内外研究现状...............................................................................................................2 2 系统基本原理........................................................................................................................4 2.1 方案论证与比较...............................................................................................................4 2.1.1 总体设计方案............................................................................................................4 2.1.2 主控芯片的比较与选择............................................................................................5 2.1.3 显示模块比较与选择................................................................................................5 2.1.4 信号预处理电路比较与选择....................................................................................5 2.2 频率计设计原理...............................................................................................................6 2.2.1 频率测量方法............................................................................................................6 2.2.2 频率计的测频原理....................................................................................................8 2.2.3 频率计设计方案概述................................................................................................8 3 系统的硬件设计 ....................................................................................................................9 3.1 频率计硬件电路整体设计.................................................................….........................12 3.2 频率计信号预处理电路.................................................................................................13 3.3 频率测量电路.................................................................................................................14
    3.4 单片机最小统.................................................................................................................. 14 3.4.1 AT89S52 定时/计数器的控制................................................................................. 15 3.5 LCD1602 显示电路......................................................................................................... 16 3.5.1 LCD1602 的主要技术参数及接口说明.................................................................. 17 3.5.2 控制器接口及时序..................................................................................................18 4 系统的软件设计 ..................................................................................................................20 4.1 Keil C 简介.......................................................................................................................21 4.2 软件功能模块设计.........................................................................................................21 4.2.1 LCD 初始化设置模块...............................................................................................21 4.2.2 浮点数到 ASCII 码转换模块................................................................................... 22 4.2.3 定时/计数器初始化模块........................................................................................ 22 4.2.4 定时器中断服务模块子程序..................................................................................22 5 硬件电路制作与调试..........................................................................................................22 5.1 PCB 制作...........................................................................................................................22 5.2 元件焊接.........................................................................................................................23 5.3 电路调试…......................................................................................................................23 5.4 总结和心得体会.............................................................................................................24 6 实测结果和误差分析..........................................................................................................24 结论............................................................................................................................................26 致谢............................................................................................................................................27 参考文献....................................................................................................................................28
    1 引言 1.1 概述 在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结 果都有十分密切的关系，因此频率测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统 的频率计通常采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，产品不但体积较大，运 行速度慢，而且在测量低频信号时不宜直接使用。因此频率测量方法的优化也越来越受 到重视。测量频率的方法有很多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测 量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。 另外，由于把微型计算机的功能引入到了数字仪表，因此测量的数字化、智能化逐 渐成为当前测量技术的发展趋势。数字化处理技术使得测量仪器设备功能完美，但数字 处理的实时性受到处理速度的限制，实时测量对电路的处理速度要求越来越高，目前的 微控处理芯片发展迅速，出现了诸如 DSP，FPGA 等不同领域的应用芯片。将这些芯片应 用到频率计制作当中，使频率计的测量精度及速度也得到了很大程度上的提升。 其次，为了实现智能化的电子计数测频,实现一个宽领域、高精度的频率计,一种有 效的方法是运用单片机测量频率。单片机频率计较以往的频率计有硬件电路少的优点， 过去许多用硬件实现的功能可以通过单片机的软件程序来实现，因为软件可以降低频率 计的成本，往往只需要增减几段代码就可以实现不同的功能，同时也降低了硬件电路设 计的难度，减少出错率，通过软件调试的方法还可以提高频率测量的精度。特别是 MCS —51 系列单片机具有体积小，功能强，性能价格比较高等特点，因此被广泛应用于工业 控制和智能化仪器、仪表等领域。本课题设计的频率计以 89S52 单片机为核心，具有性 能优良，精度高，可靠性好，体积小，设计简单，成本低等特点。 1.2 产品开发背景 20 世纪 70 年代，微电子技术正处于发展阶段，集成电路属于中规模发展时期，各 种新材料新工艺尚未成熟，美国仙童(Fairchild)公司研制出世界上第一台单片微型机 F8。此时单片机仍处在初级的发展阶段，元件集成规模还比较小，功能比较简单，一般 - - 1 - -
    基于单片机的数字频率计的设计 均把 CPU、RAM 有的还包括了一些简单的 I/O 口集成到芯片上，它还需配上外围的其他处 理电路方才构成完整的计算系统。 问世以来，单片机开始迅速发展，其功能不断增强和完善，应用领域也越来越广泛， 现已成为微型计算机的重要分支。目前，单片机发展具体体现在 CPU 功能增强、内部资 源增多、引脚的多功能化以及低电压低功耗等方面。 随着嵌入式系统式系统片上系统等概念的提出。普遍接受及应用，单片机的发展又 进入了一个新的阶段，单片机的体积更小，功能更齐全，可靠性更高。 [9] 由于其明显的 优势，单片机在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、家用电器、智能玩具、通信系统、 机械加工等各个领域都获得了广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化 程度。单片机技术已成为现代电子技术应用领域十分重要的技术之一，是电子技术应用 领域工程技术人员必备的知识和技能，它能够使我们设计的产品更具智能性和先进性。 1.3 国内外研究现状 随着科学技术的不断发展，频率计的设计方法也越来越多样化，有用具有记忆功能 的触发器设计而成的频率计，有用可编程逻辑器件设计而成的频率计，还有用以单片机 为核心器件设计而成的频率计。说到用单片机设计的频率计，这里要介绍一下单片频率 计 ICM7216D。单片频率计 ICM7216D 是美国 Intersil 公司首先研制出的专用测频大规模 集成芯片。它是标准的 28 引脚的双列直插式集成电路，采用单一的+5V 稳压电源工作。 它内含高频振荡器、10 进制计数器、7 段译码器、位多路复用器、能够直接驱动 LED 显 示器的 8 段段码驱动器、8 位位码驱动器。其基本的测频范围为 DC 至 10MHz，若加预置 的分频电路，则上限频率可达 40MHz 或 100MHz，单片频率计 ICM7216D 只要加上晶振、 量程选择、LED 显示器等少数器件即可构成一个 DC 至 40MHz 的微型频率计，可用于频率 测量、机械转速测量等方面的应用。还有，PTS2600 是英国研制的一款微波频率计，该 频率计可以测量频率高达 26GHz 的信号，而价格才只有几万元，可谓是物美价廉。PTS2600 虽然是一个低价格的微波频率计，但它能在四个波段有很好的灵敏度测量 40Hz 到 20GHz 的频率。也可以用它来测量高达 26GHz 的频率，只是灵敏度稍稍低了一些。日常工作中， 用它来测量 VF/VHF/UHF 频段的频率，也十分方便和准确。PTS2600 使用一个 12 位数字 - - 2 - -
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