【正文】 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 論文題目： 二次儀表頻率計(jì)設(shè)計(jì) 學(xué)生 姓名 ： 范存永 學(xué) 號： 1008020205 所在院系 ： 電氣信息工程學(xué)院 專業(yè)名稱 ： 自動化 屆 次： 20xx 屆 指 導(dǎo) 教 師 ： 苗磊 目 錄 前 言 ............................................................... 2 ...................................................... 2 系統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn)框圖 ............................................ 2 軟硬件開發(fā)環(huán)境和工具 ........................................ 3 ...................................................... 3 單片機(jī)模塊設(shè)計(jì) .............................................. 4 信號輸入電路 ................................................ 6 人機(jī)界面設(shè)計(jì) ................................................ 7 ...................................................... 9 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)框圖 ............................................ 9 頻率信號采集和測量程序設(shè)計(jì) ................................. 10 人機(jī)界面程序設(shè)計(jì) ........................................... 13 ......................................................... 15 軟硬件調(diào)試 ................................................. 15 調(diào)試總結(jié) ................................................... 17 ............................................................. 17 參考文獻(xiàn)： ......................................................... 18 淮南師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文 1 二次儀表頻率計(jì)設(shè)計(jì) 學(xué)生 ： 范存永（ 指導(dǎo)老師： 苗磊） （淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院） 摘要： 本課 題是基于 stm32 單片機(jī)設(shè)計(jì)的一個二次儀表頻率計(jì)。通常， 在 工業(yè)生產(chǎn)中，各種現(xiàn)場信號如壓力、溫度、流量等都是通過相應(yīng)壓力變送器、溫度變送器、流量變送器 傳送出來， 即特定傳感器把物理量變?yōu)閷?yīng)的 200800HZ 的頻率信號。二次儀表頻率計(jì)用來檢測其對應(yīng)頻率，并將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的實(shí)際物理量顯示出來。 關(guān)鍵字： stm32；二次儀表；頻率計(jì)；傳感器；實(shí)際物理量；頻率信號 Design Of Secondary Instrument Frequency Meter Student: Fan Cunyong (Guidance Teacher: Miao Lei) （ College of Electrical and Information Engineering ,Huainan Normal University) Abstract: This study designed a secondary instrument frequency meter based on the STM32 MCU (Micro Controller Unit).Generally, in the industrial production ,many spot signals like pressure and temperature and flux are send out by homologous pressure transmitter and temperature transmitter and flux transmitter respectively. All in all, the physical quantity is transfered by specific sensor into a frequency signal rated from 200HZ to instrument frequency meter is used to detect the corresponding frequency and transfer it into corresponding physical quantity ,then display it. Keywords: stm32, secondary instrument, frequency meter, sensor, actual physical quantity, frequency signal 二次儀表頻率計(jì)設(shè)計(jì) 2 前 言 通常工業(yè)生產(chǎn)中，各種現(xiàn)場物理量如壓力、溫度、流量等都是通過相應(yīng)壓力變送器、溫度變送器、流量變送器傳送出來的。這些變送器是把物理量轉(zhuǎn)變成對應(yīng)的 200Hz800Hz 的頻率信號，為了準(zhǔn)確讀出這些物理量的值，就需要通過頻率計(jì)準(zhǔn)確無誤的測量出變送頻率并換算成實(shí)際的物理數(shù)值。 無論是在科技研究中還是在實(shí)際應(yīng)用中，毫無疑問，頻率測量的作用都顯得尤為重要。 但 傳統(tǒng)的頻率計(jì)通常采用組合電路和時序電路等大量的硬件電路構(gòu)成， 不僅 產(chǎn)品體積 較大，運(yùn)行速度慢，而且測量低頻信號時不宜直接使用。與傳統(tǒng)的測量方式相比，運(yùn)用單片機(jī)頻率計(jì)有著體積更小，運(yùn)算速度更快，測量范圍更寬的優(yōu)點(diǎn) ，而且電路簡單，開發(fā)周期和成本都降低。在 傳統(tǒng)的頻率計(jì)中有許多功能是依靠硬件來實(shí)現(xiàn)的，而 采用 單片機(jī)測量頻率之后，有許多以前需要用硬件才能實(shí)現(xiàn)的功能現(xiàn)在僅僅依靠軟件編程就能實(shí)現(xiàn)，而且不同的軟件編程能夠?qū)崿F(xiàn)不同的功能， 因此 使得制作成本大大降低。 基于實(shí)際應(yīng)用需求和當(dāng)前技術(shù)發(fā)展，本文設(shè)計(jì)出以 STM32 單片機(jī)為測量和控制核心的頻率計(jì)方案。該設(shè)計(jì)能夠檢測出 200Hz800Hz 的頻率信號 ，并能根據(jù)現(xiàn)場需要換算成與一次儀表相同的物理數(shù)值，具有頻率顯示、按鍵設(shè)置、LED 狀態(tài)顯示功能。 系統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn)框圖 本系統(tǒng)的方案框圖如圖 1 所示，包括信號輸入端的濾波整形電路、 STM32單片機(jī)部分和人機(jī)交互部分。 圖 1 系統(tǒng)方案圖 淮南師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文 3 為了去除包括工頻干擾在內(nèi)的其他低頻干擾，在信號輸入端設(shè)計(jì)了高通濾波器，濾除 200Hz 以下的低頻干擾。信號整形電路能將輸入的三角波、正弦波、鋸齒波整形為單片機(jī)可以識別的矩形波。 STM32 單片機(jī)通過輸入捕獲 /比較功能捕獲到脈沖信號，運(yùn)算處理后得到脈沖頻率，在 LCD128128 上顯示。通過按鍵設(shè)置頻率和溫度、濕度等物理量的關(guān)系，就能現(xiàn)場得到一次儀表相同的物理數(shù)值。此外，電源部分提供系統(tǒng)需要的 5V 和 電壓，下載接口用來下載程序和在線仿真， LED 指示燈用來指示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。 軟硬件開發(fā)環(huán)境和工具 設(shè)計(jì)工具 分 為 ： 硬件設(shè)計(jì)工具、軟件 設(shè)計(jì) 工具。 硬件電路原理圖和 PCB 的繪制使用的是 Altium Designer winter 09； 軟件 開發(fā) 工具 是 Keil MDK 。 Altium Designer 是從 Protel 發(fā)展過來的，是將原理圖編輯、電路仿真、PCB設(shè)計(jì)， FPGA設(shè)計(jì)以及打印等功能結(jié)合在一起的 集成開發(fā)環(huán)境。 Keil MDK，也稱 MDKARM， Realview MDK、 IMDK、 uVision4 等 。MDKARM 軟件為基于 CortexM、 CortexR ARM ARM9 處理器設(shè)備提供了一個完整的開發(fā)環(huán)境。 硬件電路設(shè)計(jì)部分包括 STM32 單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)、信號輸入電路設(shè)計(jì)和人機(jī)界面設(shè)計(jì)，如圖 2 所示。 圖 2 硬件電路圖 二次儀表頻率計(jì)設(shè)計(jì) 4 單片機(jī)主板模塊設(shè)計(jì) 在考慮硬件資源、開發(fā)容