基于单片机的简易频率计设计.doc

基于单片机的简易频率计设计 一、课题任务 本设计是基于AT89S51单片机设计的简易频率计。技术指标：频率（F）为：1Hz～10 0MHz，周期（T）为：1S～10E-7S，精度为：10%。 二、方案比较与选择 1、方案比较 方案一：本方案主要以数字器件为核心，主要分为时基电路，逻辑控制电路，放大整 形电路，闸门电路，计数电路，锁存电路，译码显示电路七大部分。其原理框图如图1所 示 图1.方案一原理框图 方案二：本方案主要以单片机为核心，利用单片机的计数定时功能来实现频率的计数 并且利用单片机的动态扫描把测出的数据送到数字显示电路显示。其原理框图如2所示 图2. 方案二原理图 2、方案论证 方案一：本方案使用大量的数字器件，被测量信号经过放大整形电路变成计数器所要求 的脉冲信号，其频率与被测信号的频率相同。同时时基电路提供标准时间基准信号，其 高电平持续时间1s，当1s信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始 计数，直到1s信号结束闸门关闭，停止计数。若在闸门时间1s内计数器计得的脉冲个数 为N，则被测信号频率F（X）=N Hz。逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲 基于单片机的简易频率计设计旨在实现一个能够测量1Hz到100MHz频率范围内信号的设备，具有10%的精度。设计主要围绕两种方案进行比较和选择，最终选择了以AT89S51单片机为核心的方案。 方案一采用数字器件，包括时基电路、逻辑控制电路、放大整形电路、闸门电路、计数电路、锁存电路和译码显示电路等。信号首先通过放大整形电路转化为计数器所需的脉冲，然后利用时基电路提供的1s基准信号开启闸门，计数器在1s内计算脉冲数N，从而得出频率F=N Hz。逻辑控制电路负责产生锁存和清零脉冲，确保显示器稳定显示并使计数器每次从零开始计数。 方案二则以单片机AT89S51为核心，简化了硬件电路。被测信号经过放大和整形后，单片机通过其内部的计数器和定时器功能进行计数，并通过程序自动调整测量范围。此方案的优点在于元器件少，调试简便，可自动选择测量量程，适应不同频率范围。 最终选定方案二，基于AT89S51的频率计设计，利用单片机内部的定时/计数器进行测量。该单片机有2个16位定时/计数器，可以设置为定时或计数模式。在计数模式下，外部输入的信号跳变会使计数器加1，通过控制计数闸门的宽度（大于1s），可以得到3位有效数字的频率测量结果。单片机的TR位控制计数器的启动和停止。 AT89S51是一款低功耗、高性能的8位微控制器，内置4K字节的Flash存储器，支持系统内编程。它拥有128字节RAM，32个I/O线，看门狗定时器，两个数据指针，两个16位定时器/计数器，五向量两级中断结构，全双工串行端口，以及静态逻辑操作。此外，还具备空闲模式和掉电模式，可以节省能源。 基于AT89S51的简易频率计设计通过集成化的单片机实现了测量电路的简化，提高了系统的灵活性和准确性，降低了制作难度，是单片机应用的一个典型实例。