基于单片机的频率计设计

任务书

一、基本要求：

(1) 频率测量:

a. 测量范围:信号:方波、正弦波

幅度:0. 5V～5V

频率:1Hz～1MHz

b. 测试误差≤0. 1 %

(2) 周期测量:

a. 测量范围:信号:方波、正弦波

幅度:0. 5V～5V

频率:1Hz～1MHz

b. 测试误差≤0. 1 %

(3) 显示:十进制数字显示,显示刷新时间1～10 秒连续可调,对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。

(4) 具有自校功能,时标信号频率为1MHz。

(5) 自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。

二、发挥部分:

(1) 扩展频率测量范围为0. 1Hz～10MHz (信号幅度0. 5V～5V) ,测试误差降低为0. 01 %(最大闸门时间≤10s) 。

(2) 测量并显示周期脉冲信号(幅度0. 5V～5V、频率1Hz～1kHz) 的占空比,占空比变化范围为10 %～90 % ,测试误差≤0. 1 %。

(3) 在1Hz～10MHz 范围内及测试误差≤0.1 %的条件下,进行小信号的频率测量,提出并实现抗干扰的措施。

设计方案的讨论:

方案一:选用频率计专用模块。该方案在技术上是可行的,但竞赛规则规定不能采用频率计专用模块。即使允许使用,对于设计要求中的某些指标,采用专用模块来完成也是困难的。

方案二: 采用逻辑芯片和可编程器件实现。该方案也是可行的。该方案的优点是:仅使用硬件电路实现,调试工作量相对较小。缺点是,某些功能实现困难,不易修改。

方案三:用单片机实现。目前单片机种类很多,单片机功能越来越强。根据设计要求,选用MCS - 51 系统单片机中的AT89C52 ,该芯片内含3 个16 位定时/ 计数器,能最大限度地简化频率计外围硬件。AT89C52 还含一个全功能串行口、8 K 程序存储器等,因此该方案具有硬件构成简单,功能灵活,易于修改等优点。

摘要

基于单片机的自动量程频率计是单片机在实际工作中的典型应用。本设计实现了一个集前置整形电路,分频电路, 基准信号源, 单片机电路: 单片机、数据选择器、键盘、状态指示, 数字显示电路,稳压直流电流等硬件于一体的测频计，能实现对方波、正弦波等待测信号的计数、计算和显示，精度达到千分之一以上。本文在介绍传统测频方法的基础上充分分析了等精度测频方案的优越性，详细论述了软硬件的实现方案与完成的功能，最后给出了一套完善的测频方案。
本频率计采用等精度测频方案实现，它对传统的测频方法进行了改进，测频结果优于传统测频方法，而且硬件结构简单，编程方法易行，具有良好的经济性、稳定性和可靠性，对今后类似的系统开发具有一定的借鉴作用。

关键词：智能型；频率计；单片机

目录
摘 要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
第一章 绪 论 1
1.1概述 1
1.2现状与发展 1
1.3 设计要求与实现方案 2
第二章 方案论证 4
2.1频率测量方法概述 4
2.2 传统的测量方法 5
2.3 等精度测频方法 7
第三章 测量原理与分析计算 8
3.1频率周期的测量 8
3. 1. 1 　测量方法 8
3. 1. 2 　测量方法实现 8
3.2　信号周期频率的计算 9
3.2.1信号周期的计算 9
3.3误差的计算 9
3.3.1　测量理论误差 9
3.3.2　计算误差 10
第四章 频率计的硬件设计 11
4.1 频率计的电路结构 11
4.2 前置整形电路的设计 11
4.3 分频电路的设计 12
4.4 基准信号源的设计 13
4.5电压源和电流源 14
4.6单片机电路的设计 14
4.7 数字显示电路的设计及LM317芯片介绍 15
第五章 软件部分的设计 20
5.1 主程序及子程序流程图 20
第六章 稳压直流电源的设计 27
6.1稳压直流电源 27
第七章 AT89C52的说明 29
7.1显示电路的组成AT89C52说明 29
7.1.1 AT89C52的说明 29
7.1.2 AT89C52功能特性概述 30
7.2 AT89C51与AT89C52的主要区别 30
7.3 中断寄存器 34
7.4 自动重装方式 35
7.5时钟振荡器 37
7.6AT89C52单片机的性能与特点 38
结 论 40
参考文献 41
致谢 42