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基于ATmega16单片机的数控频率计设计与实现.doc 频率测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计通采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成,产品不但体积较大,运行速度慢,而且测量低频信号时不宜直接使用。在电子技术中,频率是最基本的参数之一,并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系,因此频率的测量就显得更为重要。测量频率的方法有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速,以及便于实现测量过程自动化等优点,是频率测量的重要手段之一。本文阐述了用ATmega16单片机与相关硬件和软件设计了一个简单的数字频率计的过程。
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引 言
频率测量方法的优化越来越受到重视. 频率计的基本原理是用一个频率稳
定度高的频率源作为基准时钟,对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒
内待测信号的脉冲个数,此时我们称闸门时间为 1 秒。闸门时间也可以大于或小
于一秒。闸门时间越长,得到的频率值就越准确,但闸门时间越长则没测一次频
率的间隔就越长。闸门时间越短,测的频率值刷新就越快,但测得的频率精度就
受影响。本文。数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器,被测信号可以是
正弦波,方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器,可以对多种物理
量进行测试,比如机械振动的频率,转速,声音的频率以及产品的计件等等。因
此,数字频率计是一种应用很广泛的仪器
本
设计基本要求是
设计基本要求是
:
:
(1)
(1)
可以选择不同的频率范围
可以选择不同的频率范围
.
.
(2)
(2)
测量波形为三角波或矩形波
测量波形为三角波或矩形波
.
.
(3)
(3)
测量波形频率范围为
测量波形频率范围为
0~100HZ,
0~100HZ,
幅值为
幅值为
TTL
TTL
电平
电平
.
.
(4)
(4)
使用数码管显示出实时频率值
使用数码管显示出实时频率值
.
.
.
.
发挥部分
发挥部分
:
:
(1)
(1)
测量范围可扩展到
测量范围可扩展到
4MHZ
4MHZ
,或者更高
,或者更高
.
.
(2)
(2)
测量波形可为任意波形
测量波形可为任意波形
.
.
(3)
(3)
测量波形的幅值为
测量波形的幅值为
1~5V
1~5V
峰峰值
峰峰值
.
.
(4)
(4)
自动切换档位
自动切换档位
.
.
方案设计与论证
数字频率计是数字电路中的一个典型应用,实际的硬件设计用到的器件较多,
连线比较复杂,而且会产生比较大的延时,造成测量误差、可靠性差。随着复杂
可编程逻辑器件的广泛应用,用C语言编程到ATmega16,将使整个系统大大简
化。提高整体的性能和可靠性。ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功
耗8 位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间,
ATmega16 的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz,从而可以缓减系统在功耗和处理速
度之间的矛盾。
1方案设计与初步论证:
(1)频率测量方法概述
频率测量方法
模拟法
数字法
直读法
比较法
差
频
法
示波法
拍频
法
电
桥
法
谐
振
法
李
沙
育
图
形
法
测
周
期
法
电
容
充
放
电
式
电
子
计
数
式
表 1 频率测量方法
直读法又称无源网络频率特性测量法;比较法是将被测频率信号与已知频率信号相比
较 ,通过观、听比较结果 ,获得被测信号的频率;电容充放电式计数法是利用电子电路控制电
容器充放电的次数 ,再用电磁式仪表测量充放电电流的大小 ,从而测出被测信号的频率值;电
子计数法是根据频率定义进行测量的一种方法 ,它是用电子计数器显示单位时间内通过被
测信号的周期个数来实现频率的测量。
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