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基于单片机的频率特性测试仪设计学士学位论文.doc
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基于单片机的频率特性测试仪
1
基于单片机的频率特性测试仪
摘 要
在电子技术里,频率是最基本参数之一,并且与很多电参量的测量方案、测量结果
都有密切关系,因而频率的测量就显得更为重要。频率计可以用纯硬件的电路搭制。其
中包括信号输入、信号放大、信号选择、时钟提供、数据显示等功能模块。为能实现智
能化的计数测频,实现一个宽领域、高精度的频率计,有效的方法就是将单片机用于频
率计的设计当中。本论文介绍以 51 单片机作为核心器件。由于本设计采用了模块化的
设计方法,能提高测量频率的范围。本次设计包括硬件画图与软件程序编写。
关键词:测量;频率计;单片机;汇编
基于单片机的频率特性测试仪
2
FREQUENCY CHARATERISTIC TEST INSTRUMENT BAS
ED ON MCU
ABSTRAC
Among electronic technology, frequency is one of the most basic parameters,and
result of measuring have a very close relation to a lot of electric parameters, so the
measurement of frequency seems even more important. Frequency counter can take t
he system with pure hardware circuitry. It includes the signal input, signal amplificati
on, signal selection, the clock provides the data display modules. In order to realize
the counting of intellectualityexamines frequently, realize a wide-range, high-accuracy
cymometer, an effective method is to use one-chip computer for the design of the cy
mometer. Thissubject recommends regarding 51 Single-Chip computer as the key devi
ce, include signal input, signalamplify, signal choose, clock offer, data person who re
veal function digital design method of cymometer of module still in addition.The har
dware circuit of the cymometer is drawing with Protel mapping software,the one-chip
computer control procedure of the software part, wrote the assembler language. Beca
use originally design the design method to adopt module, improve the range of meas
uring frequency. And the drawing of this design,including hardware and software pro
gramming
Key words: Measurement; Cymometer; Single-Chip computer; Compilation
基于单片机的频率特性测试仪
3
目 录
1 引言 ..................................................................1
1.1 数字频率计的发展和意义.............................................1
1.2 数字频率国内外的发展形势...........................................2
2 系统总体设计 ..........................................................3
2.1 系统设计要求.......................................................3
2.2 测频方法...........................................................3
2.3 系统设计思路.......................................................3
2.4 系统设计框图.......................................................4
3 系统硬件设计 ..........................................................5
3.1 单片机模块.........................................................5
3.1.1 AT89C52 介绍..................................................5
3.1.2 单片机引脚分配 ..............................................6
3.1.3 复位电路 .....................................................6
3.1.4 定时/计数器 ..................................................6
3.2 放大整形模块.......................................................8
3.2.1 与非门 74LS00.................................................8
3.2.2 放大整形模块原理图 ...........................................8
3.3 分频模块...........................................................9
3.3.1 分频器 74LS161 芯片 ...........................................9
3.3.2 多路选择器 74LS151 芯片 ......................................10
3.3.3 分频模块原理图 ..............................................12
3.4 显示电路..........................................................12
3.4.1 频率数值显示电路 ............................................12
3.4.2 频率数值单位显示电路 ........................................13
4 系统软件设计 .........................................................15
4.1 开始..............................................................15
4.2 初始化模块........................................................16
4.3 频率测量模块和量程自动切换模块....................................16
4.4 显示模块..........................................................17
4.5 延时模块..........................................................18
5 数字频率计仿真 .......................................................19
5.1 放大整形电路仿真 ..................................................19
5.1.1 仿真软件 MULTISIM 10.0 仿真整形电路..........................19
5.1.2 仿真放大整形电路 ............................................19
5.2 频率计仿真........................................................22
5.2.1 用 KEIL 软件 .................................................22
5.2.2 使用软件 Proteus 仿真频率计 ..................................23
5.2.3 频率计仿真运行调试 ..........................................25
6 结论 ...................................................................30
基于单片机的频率特性测试仪
第 1 页 共 32 页
1 前 言
单片机是 20 世纪中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块,具有功
能强、体积小、可靠性高、价格低廉等的特点,在家用电器、工业控制、智能仪表、数
据采集、机电一体化等领域得到了广泛的应用,极大的提高了这些领域的自动化程度和
技术水平。51 系列单片机是国内目前应用最广泛的单片机之一,随着片上系统嵌、入式
系统等概念的提出和普遍接受及应用。51 系列及其衍生单片机还会在继后很长一段时间
占据嵌入式系统产品的低端市场,因此在信息产业高速发展的今天,我们掌握单片机的
基本结构、原理和使用是很重要的。
本次课程设计主要用于对方波频率的测量。
1.1 数字频率计的发展和意义
随着电子技术的飞速发展,各类分立电子元件及其所构成的相关功能单元,已逐步
被功能更强大、性能更稳定、使用更方便的集成芯片所取代。由集成芯片和一些外围电
路构成的各种自动控制、自动测量、自动显示电路遍及各种电子产品和设备已广泛应用
于各个领域,更新换代速度可谓日新月异。
在电子系统广泛的应用领域中,到处看见处理离散信息的数字电路。供消费用的冰
箱和电视、航空通讯系统、交通控制雷达系统、医院急救系统等在设计过程中都用到数
字技术。数字频率计是现代通信测量设备系统中不可缺少的测量仪器,不但要求电路产
生频率准确的和稳定度高的信号,而且能方便的改变频率。
与传统的测量方式相比,运用了单片机频率计有着体积更小,运算速度更快,测量
范围更宽和制作成本更低的优点。由于传统的频率计中有许多功能是依靠硬件来实现的,
而采用单片机测量频率之后,有许多以前需要用硬件才能实现的功能现在仅仅依靠软件
编程就能实现,而且不同的软件编程代码能够实现不同的功能,从而大大降低了制作成
本。
数字频率计主要实现方法有直接式、锁相式、直接数字式和混合式四种。直接式的
优点是速度快、相位噪声低,但结构复杂、杂散多,一般只应用在地面雷达中。锁相式
和直接数字式都同时具有容易实现产品系列化、小型化、模块化和工程化的特点,其中,
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