(毕业论文)基于单片机的4位数字频率计的设计.doc

摘要频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。频率计主要是由信号输入和放大电路、单片机模块、分频模块及显示电路模块组成。AT89S52单片机是频率计的控制核心,来完成它待测信号的计数,译码,显示以及对分频比的控制。利用它内部的定时/计数器完成待测信号频率的测量。在整个设计过程中,所制作的频率计采用外部分频,实现10Hz~2MHz的频率测量,而且可以实现量程自动切换流程。以AT89S52单片机为核心,通过单片机内部定时/计数器的门控时间,方便对频率计的测量。其待测频率值使用四位共阳极数码管显示,并可以自动切换量程,单位分别由红、黄、绿3个LED指示。本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计,具有测量准确度高,响应速度快,体积小等优点本设计以AT89S52单片机为核心充分利用硬件资源设计的一种频率计,该频率计首先将被测信号放大整形处理,变成满足单片机I/O口接受的TTL/CMOS兼容信号从单片机的T1输入口输入直接累加脉冲数,将单片机内部定时器定时为1S,这时累加的脉冲数即为被测信号的频率。最后经单片机处理送至lcd液晶显示屏显示。关键词:频率计、单片机、计数器、单片机(AT89S52)目录第一章系统概述 61、系统组成 62、信号处理方法 73、数字频率计概述 8第二章、系统硬件设计 91、主控制器AT89C51 : : 112、数字频率计的硬件系统设计 23第三章系统软件设计 241、数据处理过程 242、系统软件框图 263、软件处理方法 265、数字频率计软件系统设计 32第四章程序流程图设计 321、主程序流程 322、中断流程 33总结 35参考文献 36致谢 37附录 38附录一:源程序 38附录二:原理图: 42前言在电子测量领域中,频率测量的精确度是最高的,可达10—10E-13数量级。因此,在生产过程中许多物理量,例如温度、压力、流量、液位、PH值、振动、位移、速度、加速度,乃至各种气体的百分比成分等均用传感器转换成信号频率,然后用数字频率计来测量,以提高精确度。国际上数字频率计的分类很多。按功能分类,测量某种单一功能的计数器。如频率计数器,只能专门用来测量高频和微波频率;时间计数器,是以测量时间为基础的计数器,其测时分辨力和准确度很高,可达ns数量级;特种计数器,它具有特种功能,如可逆计数器、予置计数器、差值计数器、倒数计数器等,用于工业和白控技术等方面。数字频率计按频段分类(1)低速计数器:最高计数频率<10MHz;(2)中速计数器:最高计数频率10—100MHz;(3)高速计数器:最高计数频率>100MHz;(4)微波频率计数器:测频范围1—80GHz或更高。单片机自问世以来,性能不断提高和完善,其资源又能满足很多应用场合的需要,加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点,因此,在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛,并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视。特别是当前用CMOS工艺制成的各种单片机,由于功耗低,使用的温度范围大,抗干扰能力强、能满足一些特殊要求的应用场合,更加扩大了单片机的应用范围,也进一步促使单片机性能的发展。绪论课题背景在电子技术中,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,因此频率的测量就显得更为重要。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,测的频率值刷新就越快,但测得的频率精度就受影响。数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器,被测信号可以是正弦波,方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器,可以对多种物理量进行测试,比如机械振动的频率,转速,声音的频率以及产品的计件等等。课题研究的目的和意义单片机数字频率计以其可靠性高、体积小、价格低、功能全等优点,广泛地应用于各种智能仪器中,这些智能仪器的操作在进行仪器校核以及测量过程的控制中,达到了自动化,传统仪器面板上的开关和旋钮被键盘所代替,测试人员在测量时只需按需要的键,省