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基于单片机的频率特性测试仪.doc
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基于单片机的频率特性测试仪.doc
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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
FREQUENCY CHARATERISTIC TEST INSTRUMENT BASED
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 the system with pure
hardware circuitry. It includes the signal input, signal amplification, 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 cymometer. Thissubject
recommends regarding 51 Single-Chip computer as the key device, include signal input,
signalamplify, signal choose, clock offer, data person who reveal function digital design
method of cymometer of module still in addition.The hardware circuit of the cymometer is
drawing with Protel mapping software,the one-chip computer control procedure of the
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software part, wrote the assembler language. Because originally design the design method to
adopt module, improve the range of measuring frequency. And the drawing of this
design,including hardware and software programming
Keywords: Measurement; Cymometer; Single-Chip computer; Compilation
目 录
1.1 数字频率计的发展和意义.................................................................................................................1
1.2 数字频率国外的发展形势.................................................................................................................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......................................................................................................................................4
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.............................................................................................................................7
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..............................................................................................................9
3.3 分频模块..............................................................................................................................................9
3.3.1 分频器 74LS161 芯片............................................................................................................10
3.3.2 多路选择器 74LS151 芯片....................................................................................................11
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................................................................................................................13
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3.4.2 频率数值单位显示电路........................................................................................................14
4.1 开始....................................................................................................................................................15
4.2 初始化模块........................................................................................................................................15
4.3 频率测量模块和量程自动切换模块...............................................................................................15
4.4 显示模块............................................................................................................................................17
4.5 延时模块............................................................................................................................................18
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................................................................................................................20
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...............................................................................................................................................................28
参考文献..........................................................................................................................................................29
参考文献 ...................................................................................................... 31
致 ................................................................................................................ 32
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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
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