基于单片机的数字频率计设计开题报告

基于单片机的数字频率计设计开题报告 一、综述国内外对本课题的研究动态，说明选题的依据和意义：
（一）国内外对本课题的研究动态：
　电子计数器是一种基础测量仪器，到目前为止已有30多年的发展史。早期，设计师们追求的目标主要是扩展测量范围，再加上提高测量精度、稳定度等，这些也是人们衡量电子计算器的技术水平，决定电子计数器价格高低的主要依据。目前这些基本技术日臻完善，成熟。应用现代技术可以轻松地将电子计数器的测频上限扩展到微波频段。由于微电子技术和计算机技术的发展，数字频率计都在不断地进步着，灵敏度不断提高，频率范围不断扩大，功能不断地增加。同时随着科学技术的发展，用户对电子计数器也提出了新的要求。对于低档产品要求使用操作方便，量程（足够）宽，可靠性高，价格低。　　当今，单片微型计算机技术迅速发展，由单片机技术开发的计数设备和产品广泛应用到各个领域，单片机技术产品和设备促进了生产技术水平的提高。单片机以体积小、功能强、可靠性高、性能价格比高等特点，已成为实现工业生产技术进步和智能化测控产品的重要手段。
（二）依据和意义:
设计的依据
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，因此频率测量在科技研究和实际应用中的作用益重要。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。因此频率测量方法的优化也越来越受到重视。测量频率的方法有很多种,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。另外，由于把微型计算机的功能引入到了数字仪表，因此测量的数字化、智能化逐渐成为当前测量技术的发展趋势。数字化处理技术使得测量仪器设备功能完美，但数字处理的实时性受到处理速度的限制，实时测量对电路的处理速度要求越来越高，目前的微控处理芯片发展迅速，出现了诸如DSP，FPJA等不同领域的应用芯片。将这些芯片应用到频率计制作当中，使频率计的测量精度及速度也得到了很大程度上的提升.其次，为了实现智能化的电子计数测频,实现一个宽领域、高精度的频率计,一种有效的方法是运用单片机测量频率。单片机频率计较以往的频率计有硬件电路少的优点，过许多用硬件实现的功能可以通过单片机的软件程序来实现，因为软件可以降低频率计的成本，往往只需要增减几段代码就可以实现不同的功能，同时也降低了硬件电路设计的难度，减少出错率，通过软件调试的方法还可以提高频率测量的精度。特别是MCS—51系列单片机具有体积小，功能强，性能价格比较高等特点，因此被广泛应用于工业控制和智能化仪器、仪表等领域。本课题设计的频率计以89C52单片机为核心，具有性能优良，精度高，可靠性好等特点。
设计的意义
本课题主要研究如何用单片机来设计数字频率计。因为在电子技术中，频率的测量十分重要，这就要求频率计要不断的提高其测量的精度和速度。在科技以新月异的速度向前发展，经济全球一体化的社会中，简洁、高效、经济成为人们办事的一大宗旨。在电子技术中这一点表现的尤为突出，人们在设计电路时, 都趋向于用尽可能少的硬件来实现, 并且尽力把以前由硬件实现的功能部分, 通过软件来解决。因为软件实现比硬件实现具有易修改的优点, 如简单地修改几行源代码就比在印制电路板上改变几条连线要容易得多, 故基于微处理器的电路往往比传统的电路设计具有更大的灵活性。   单片机就属于这一类设计电路，单片机因其功能独特和廉价已在全球有数千种成功的范例, 在国内也开发出了充电器、空调控制器、电子定时器、汽车防盗器、卫星接收机以及各种智能仪表等实用产品[2]。频率计也是单片机的一种很重要的应用, 价格低廉且具有实际意义。虽然使用逻辑分析仪也可以很好的测量信号的频率等参数，但其价格太昂。实现测量的数字化、自动化、智能化已成为各类仪表设计的方向，而由单片机控制的、全自动的、数字显示的频率计就符合这一设计理念。   本课题涉及到了电路设计、编写程序、绘制电路图，绘制电路板等多方面的知识。在做该课题的过程中，我对频率计有了更为全面的认识，频率计不但有很多种设计方法，而且不同设计结构的频率计有不同的优点。另外，对于制作频率计的编程方面，虽然C语言和汇编语言我都学过，但都学的不精，而且也没有自己编过程序。通过这一次的实践，它给我的编程方面上了很好的一节课，提高了我的编程能力和实际动手作能力，这对我以后的工作和学习都有很大的帮助。
二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：
1、研究的基本内容：
（1）了解AT89S52单片机和数字频率计的基本原理.
（2）根据AT89S52单片机的基本原理, 设计数字频率计的硬件结构电路。
2、拟解决的主要问题：
（1）足够宽的测量范围。人们对频率测量的范围的追求是无止境的，在某些特殊的测试场合，要求频率计的测量范围足够宽，随着现代电子技术的发展，特别是高速芯片技术的发展，有些频率计数器能够直接测量100GHz以上的频率。在机动车的防撞雷达和低功率通讯中继站就需要这种性能的频率计。（2）高精度和高分辨率。精度是指测量的准确程度，即仪器的读数接近实际信号频率的程度，精度越高测量越准确。分辨率表明多么小的频率变化可能在仪器上显示出来。假如需要在测量4GHz时有1Hz的分辨率，仪器必须至少显示10位数。高分辨率可以快速测出更小的漂移值和不稳定值.
对于本课题所设计的频率计，要达到如下的技术要求：
测量范围
信号：方波、正弦波
幅度：0. 5V～5V
频率：1Hz～9.999kHz
2、测试误差≤0. 5 %
3、四位数码管显示所测信号频率。
三、预期成果形式及进度计划
1、预期成果形式：
采用大规模集成电路设计，用C语言编程，实现了对不同波形、不同频率信号的测量。另:本简易数字频率计，以信号产生器和计数器为核心，由通道输入条理、触发、超量程电路、数据处理和数据显示等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统对秒脉冲信号发生器、门控电路、信号输入电路、计数器和显示电路进行了重点设计。设计中采用了模块化设计方法，并采用适当的放大和整性，提高了设计频率。
2、毕业设计进度安排
（1）2008年11月25日                     下达毕业设计任务书
（2）2008年11月26日-2008年12月30日    查阅资料，完成开题报告
（3）2009年1月1日-2009年4月6日        程序设计与调试
（4）2009年4月7日                       中期检查
（5）2009年4月8日-2009年5月6日        完善系统设计，论文撰写
（6）2009年5月 7 日                      交毕业论文和翻译文献
（7）2009年5月 24                        毕业答辩

四、主要参考文献：
[1] 胡汉才.单片机原理及系统设计.北京:清华大学出版社.2002。
[2] 张友德,赵志英,涂时亮.单片机微机原理,应用与实验[M].上海:复旦大学出版社,2003。
[4] 谢自美.电子线路设计.实验.测试[M].武汉:华中科技大学出版社,2000。
[5] 路勇.电子电路实验及仿真.北京：清华大学出版社，2004。
[6] 邬宽民.单片机外围器件实用手册,数据传输接口器件分册.北京.北京航空航天大学出版社.2001。
[7] 康光华.电子技术基础，数字部分[M]. 北京：高等技术出版社 2006年。
[8] 康光华.电子技术基础，模拟部分[M]. 北京：高等技术出版社 2006年。
[9] 余永权.AT89S1系列单片机应用技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2002.
其它
查阅与频率测量、单片机相关文献和资料。
五、指导教师意见：