三频段数字频率计的设计研究.doc

完成时间: 2009年5月20日
摘要
本文介绍了频率测量的基本原理,运用51单片机作为系统的主控部件,实现对信号频率的测量和数据处理,在数码管上直观显示被测信号的频率。利用51单片机的内部分别两个定时/计数器对信号的频率进行计数和闸门定时。各个频率段采用适合本段频率的基于单片机的频率测量方法。系统硬件电路结构构简单,软件设计容易,提高了信号频率的测量精度。
关键词:频率测量,单片机,整形,分频,串口LED显示
Research and design on the three segment digital frequency meter
Abstract
This paper introduces the basic principles of frequency measurement and use 51 single-chip puter as the control ponents, to achieve frequency measurement and data processing. It can display the frequency of the measured signal on the digital control technology. It use single-chip puter 51 and two of the internal timer / counter frequency of the signal timing and the gate count respectively. the frequency of single-chip puter-based measurement method. It is simple in the hardware and the software ,and it increased the frequency of measurement accuracy.
Keywords: Frequency measurement, Microcontroller, Frequency division,Serial LED display
目录
1绪论 1
课题的背景及意义 1
课题的应用前景 1
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2 频率计的工作原理 2
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测量方法引起误差 5
3 确定实验方案 5
1 5
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方案比较及确定 6
4 系统总体设计框图 6
主控电路单片机 7
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5系统软件设计 13
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6 结束语 18
致谢 18
参考文献 18
附录1 整体电路图 20
附录2 系统程序流程图 21
附录3 周期法子程序流程图 22
附录4 多周期同步法子程序流程图 23
附录5 测频法子程序流程图 24
附录6 系统程序 25
1绪论
课题的背景及意义
随着科技的飞速发展,实现测量的数字化、自动化、智能化已成为各类仪器仪表设计的方向。在电子信息领域中经常需要测量脉冲周期、脉冲频率等参数,频率测量对生产过程监控有很重要的作用,可以发现系统运行中的异常情况,以便迅速做出处理。传统的数字频率计大多采用测频法测量频率,通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成,在使用过程中存在电路结构复杂,产生比较大的延时,可靠性差、测量精度低、而且测量低频信号时不宜直接采用,故障率高维护不易等问题。虽然使用逻辑分析仪和专门的频率计可以很好地测量这些参数,但其价格昂贵。随着单片机技术的不断发展,用单片机通过软件设计,采用适当的算法取代这部分电路,弥补上述不足,而且性能也将大有提高。在单片机上实现的频率计,整个系统非常精简,而且具有灵活的现场可更改性。在不更改硬件电路的基础上,对系统进行各种改进还可以进一步提高系统的性能。该数字频率计具有高速、精确、可靠、抗干扰性强和现场可编程等优点[1]。
课题的应用前景
在现代化的工业生产、科学研究等领域中,频率的测量是很普遍的。数字频率信号便于远距离传输,后续电路灵活,接口简单,占用系统资源少等优点。所以在一些非快速过