基于單片機技術(shù)的脈沖頻率測量儀的設計

1、基于單片機技術(shù)的脈沖頻率測量儀的設計一、選題的目的和意義：頻率測量是電子測量系統(tǒng)中的一個重要參數(shù)，測量精度的高低對于一個控制系統(tǒng)的設計有著密切關(guān)系。而單片機具有體積小、功能強等優(yōu)勢在電子領域應用已十分廣泛。為此，本文介紹了以AT89C5倬片機為核心，充分利用其內(nèi)部資源，采用計數(shù)、測周、同步三種測量方法，實現(xiàn)對一個連續(xù)脈沖的頻率測量，并通過數(shù)碼管顯示被測脈沖頻率，滿足了不同電子測量系統(tǒng)對測量精度的要求，其中重點分析了同步測量法。二、選題的依據(jù)：在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率測量在科技研究和實際應用中的作用益重要。傳統(tǒng)的頻率計

2、通采用組合電路和時序電路等大量的硬件電路構(gòu)成，產(chǎn)品不但體積較大，運行速度慢，而且測量低頻信號時不宜直接使用。因此頻率測量方法的優(yōu)化也越來越受到重視。測量頻率的方法有很多種，其中電子計數(shù)器測量頻率具有精度高、使用方便、測量迅速，以及便于實現(xiàn)測量過程自動化等優(yōu)點，是頻率測量的重要手段之一。另外，由于把微型計算機的功能引入到了數(shù)字儀表，因此測量的數(shù)字化、智能化逐漸成為當前測量技術(shù)的發(fā)展趨勢。數(shù)字化處理技術(shù)使得測量儀器設備功能完美，但數(shù)字處理的實時性受到處理速度的限制，實時測量對電路的處理速度要求越來越高，目前的微控處理芯片發(fā)展迅速，出現(xiàn)了諸如DSPFPJA等不同領域的應用芯片。將這些芯片應用到頻率計

3、制作當中，使頻率計的測量精度及速度也得到了很大程度上的提升.其次，為了實現(xiàn)智能化的電子計數(shù)測頻，實現(xiàn)一個寬領域、高精度的頻率計，一種有效的方法是運用單片機測量頻率。單片機頻率計較以往的頻率計有硬件電路少的優(yōu)點，過許多用硬件實現(xiàn)的功能可以通過單片機的軟件程序來實現(xiàn)，因為軟件可以降低頻率計的成本，往往只需要增減幾段代碼就可以實現(xiàn)不同的功能，同時也降低了硬件電路設計的難度，減少出錯率，通過軟件調(diào)試的方法還可以提高頻率測量的精度。特別是MCS-51系列單片機具有體積小，功能強，性能價格比較高等特點，因此被廣泛應用于工業(yè)控制和智能化儀器、儀表等領域。本課題設計的頻率計以89C52單片機為核心，具有性能優(yōu)

4、良，精度高，可靠性好等特點。國內(nèi)外研究概況：電子計數(shù)器是一種基礎測量儀器，到目前為止已有30多年的發(fā)展史。早期，設計師們追求的目標主要是擴展測量范圍，再加上提高測量精度、穩(wěn)定度等，這些也是人們衡量電子計算器的技術(shù)水平，決定電子計數(shù)器價格高低的主要依據(jù)。目前這些基本技術(shù)日臻完善，成熟。應用現(xiàn)代技術(shù)可以輕松地將電子計數(shù)器的測頻上限擴展到微波頻段。由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字頻率計都在不斷地進步著，靈敏度不斷提高，頻率范圍不斷擴大，功能不斷地增加。同時隨著科學技術(shù)的發(fā)展，用戶對電子計數(shù)器也提出了新的要求。對于低檔產(chǎn)品要求使用操作方便，量程（足夠）寬，可靠性高，價格低。當今，單片微型計算機技

5、術(shù)迅速發(fā)展，由單片機技術(shù)開發(fā)的計數(shù)設備和產(chǎn)品廣泛應用到各個領域，單片機技術(shù)產(chǎn)品和設備促進了生產(chǎn)技術(shù)水平的提高。單片機以體積小、功能強、可靠性高、性能價格比高等特點，已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進步和智能化測控產(chǎn)品的重要手段。四、研究內(nèi)容：1)了解AT89C51單片機和數(shù)字頻率計的基本原理.(2)根據(jù)AT89C51單片機的基本原理，設計數(shù)字頻率計的硬件結(jié)構(gòu)電路。五、研究方法、技術(shù)路線：利用單片機實現(xiàn)對某一信號頻率的測量，首先需要單片機對被測信號進行脈沖采集，即單片機能準確識別的信號為周期性矩形脈沖信號，前級波形整形電路本文不作介紹。本設計利用單片機的P3.2、P3.4口作為脈沖信號采集端口，通過單片機

6、對采集到的脈沖信號進行運算處理，最終由I/O口驅(qū)動數(shù)碼管，顯示出被測信號頻率。六、預期結(jié)果：為驗證以上三種方案的可行性，本文結(jié)合了Proteus軟件進行仿真驗證，仿真電路圖如圖1所示：八、主要軟硬件設備、操作環(huán)境要求硬件環(huán)境：硬件設計方面采用AT89C5俾片機，A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809寸輸入模擬信號進彳f轉(zhuǎn)換，最后在LED屏顯示出來；軟件環(huán)境：操作系統(tǒng)Windows7、C語言、Proteus軟件；開發(fā)工具：AT89C51單片機九、論文工作進展安排：1、2014.1-2014.2搜集整理資料，了解與論文相關(guān)的背景資料，在老師的指導下行成初步設計方案，并在此基礎上完成開題報告。2、2014.3.1-2014315在老師的指導下行完成論文大綱3、2014.3.15-2014.4.15完成論文初稿，并送指導老師審閱。根據(jù)指導老師評閱情況進行論文修改。4、2014.4.15-2014.4.25對論文初稿進行修改和完善。5、2014.4.25-2014.6.10上交定稿論文及完成論文格式審查。6、20146.15-2014.6.20:完成論文答辯及優(yōu)秀畢業(yè)論文推薦工作.十、參考文獻1盧飛躍.基于單片機的高精度頻率計設計J.電子測量技術(shù)，2006.29(5)2劉一農(nóng)，羅志會.基于單片機的高精度頻率測量儀的設計J.三峽大學學報(自然科學版)，2009.31(3)3許