基于單片機(jī)簡易信號測量儀畢業(yè)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-01-28 11:41 本頁面
【正文】 目錄摘要3第一章 方案比較及論證3 方案確定3第二章 基本測量原理3 頻率、周期測量3 峰峰值測量4第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)4 信號整形電路4 峰峰值測量電路5 顯示電路5 電平轉(zhuǎn)換電路5 系統(tǒng)控制電路5 系統(tǒng)程序流程6第四章 系統(tǒng)指標(biāo)測試7 指標(biāo)測試7 設(shè)計(jì)與測試使用的儀器7 測試數(shù)據(jù)7 誤差分析及措施8第五章 心得體會9第六章 參考文獻(xiàn)10摘要本系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了一種用于測量頻率、周期、峰峰值、有效值的簡易信號測量儀，其中還可分辯正弦波與方波，利用單片機(jī)的數(shù)學(xué)運(yùn)算和控制功能，結(jié)合部分中規(guī)模數(shù)字電路，實(shí)現(xiàn)測量中的功能手動切換。各項(xiàng)實(shí)測表明，設(shè)計(jì)原理正確合理，指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。一、 方案比較及論證 方案比較方案一：系統(tǒng)測頻部分采用中小規(guī)模數(shù)字集成電路，對輸入信號作分頻整形處理后，再與1s脈寬的標(biāo)準(zhǔn)信號相與，其輸出作為計(jì)數(shù)脈沖，由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，然后鎖存、譯碼輸出到數(shù)碼管顯示。該方案的特點(diǎn)是硬件電路簡單，但工作速度低，精度差，難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且不能測量周期與峰峰值。方案二：系統(tǒng)采用可編程邏輯器件作為信號處理及系統(tǒng)控制核心，完成包括計(jì)數(shù)、顯示等一系列工作。該方案集成度高，但可編程邏輯器件價格較高，在本題中使用，將導(dǎo)致系統(tǒng)性能價格比降低。方案三：系統(tǒng)采用MCS51單片機(jī)AT89S52作為控制核心，由于單片機(jī)自帶計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率上限較低，輸入時鐘的頻率通常只能是系統(tǒng)時鐘頻率的幾分之一甚至幾十分之一，因此采用外部計(jì)數(shù)器對輸入信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值再由單片機(jī)讀取，單片機(jī)只完成運(yùn)算、控制及顯示功能。該方案由于采用單片機(jī)技術(shù)，使其具有智能化的特點(diǎn)，簡化了硬件電路， 提高了測量精度， 同時也能利用軟件對測量誤差進(jìn)行補(bǔ)償，并能方便地對系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展與改進(jìn)。 方案確定分析以上三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案三具有更大的優(yōu)越性、靈活性，因此我們采用方案三作為具體實(shí)施的方案。二、 基本測量原理 頻率、周期測量頻率的測量按照頻率的定義進(jìn)行：在某個已知的標(biāo)準(zhǔn)時間間隔T（如1s）內(nèi)，測出被測信號重復(fù)的次數(shù)N，f=N/T就是信號頻率?；驹砜驁D如圖1所示控制電路顯示電路 被測信號測量電路起振電路 圖1圖中起振電路由晶振提供測量的時間基準(zhǔn)，經(jīng)分頻后產(chǎn)生準(zhǔn)確的時間間隔T，作為基準(zhǔn)時間去控制計(jì)數(shù)器。有信號輸入時測量電路對信號進(jìn)行整形，再進(jìn)入定時器1進(jìn)行計(jì)數(shù)。若在時間間隔T內(nèi)，計(jì)數(shù)值為N，則被測信號的頻率f=N/T。 測量電路在檢測到有脈沖的下降沿時打開計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，再一次檢測到下降沿時關(guān)閉計(jì)數(shù)器，所測周期為，其中N為計(jì)數(shù)值，fs 為計(jì)數(shù)器的工作頻率。 測量正弦信號峰峰值的原理框圖如下圖所示對電壓進(jìn)行比較運(yùn)算峰峰值電壓采樣保持顯示被測信號 峰峰值電壓采樣保持電路由ADC0809芯片構(gòu)成。通過ADC0809芯片將各時間段的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，然后用軟件將其保存，再利用單片機(jī)的運(yùn)算功能找出這一系列數(shù)中的最大值和最小值，相減便得到峰峰值。再根據(jù)方波和正弦波的差異分別求出兩種波的有效值。三、
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