【導(dǎo)讀】基于傳統(tǒng)測頻原理的頻率計的測量精度將隨著被測信號頻率的下降而降低，測頻區(qū)域內(nèi)保持恒定的測試精度。運(yùn)用等精度測量原理，結(jié)合單片機(jī)技術(shù)設(shè)計了。在較寬定的頻率范圍和幅度范圍內(nèi)對頻率，周期，脈寬，占空比等參數(shù)進(jìn)行測量，并可通過調(diào)整閘門時間預(yù)置測量精度。通過單片機(jī)對同步門的控制，使被測信號。等精度頻率測量方法消除了量化誤。際測量效果，證明該設(shè)計方案切實(shí)可行，能達(dá)到較高的頻率測量精度。

　　

【正文】 { 23 num=num*10000000。 LCD_SET_XY(2,0)。 LCD_W_CHAR(0,(unsigned long int)num/10000000+0x30)。 LCD_W_CHAR(0,0X2E)。 LCD_W_CHAR(0,(unsigned long int)num/1000000%10+0x30)。 LCD_W_CHAR(0,(unsigned long int)num/100000%10+0x30)。 LCD_W_CHAR(0,(unsigned long int)num/10000%10+0x30)。 LCD_W_CHAR(0,(unsigned long int)num/1000%10+0x30)。 LCD_W_CHAR(0,(unsigned long int)num/100%10+0x30)。 LCD_W_CHAR(0,(unsigned long int)num/10%10+0x30)。 LCD_W_STR(13,0,Hz )。 } C_MR=1。 TL0=0。TH0=0。 TL1=0。TH1=0。 i=0。 } ET2=1。TR2=1。 } 液晶驅(qū)動程序 include include include include typedef unsigned char uchar。 typedef unsigned int uint。 define LCD_SDATA P2 //定義 LCD 數(shù)據(jù)引腳 sbit LCD_RS=P3^0。 sbit LCD_RW=P3^1。 sbit LCD_EN=P3^2。 void DELAY(int ms) { int i。 while(ms) { for(i = 0。 i i++) { _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 } 24 } } bit LCD_BUSY() { bit result。 LCD_RS = 0。 LCD_RW = 1。 LCD_EN = 1。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 result = (bit)(LCD_SDATAamp。0x80)。 LCD_EN = 0。 return result。 } void LCD_W_CMD(uchar cmd) { while(LCD_BUSY())。 LCD_RS = 0。 LCD_RW = 0。 LCD_EN = 0。 _nop_()。 _nop_()。 LCD_SDATA = cmd。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 LCD_EN = 1。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 LCD_EN = 0。 } void LCD_INIT() { LCD_W_CMD(0x38)。 DELAY(5)。 LCD_W_CMD(0x38)。 DELAY(5)。 25 LCD_W_CMD(0x38)。 DELAY(5)。 LCD_W_CMD(0x0c)。 DELAY(5)。 LCD_W_CMD(0x06)。 DELAY(5)。 LCD_W_CMD(0x01)。 DELAY(5)。 } void LCD_EN_WRITE(void) { _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 LCD_EN = 1。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 LCD_EN = 0。 } void LCD_BYTE(uchar abc) { LCD_RW = 0。 LCD_EN = 0。 _nop_()。 _nop_()。 LCD_SDATA=abc。 LCD_EN_WRITE()。 } void LCD_W_CHAR(uchar cd,uchar ab) //cd=0 事是寫數(shù)據(jù)， cd=1 時寫命令 { if(cd==0) { while(LCD_BUSY())。 LCD_RS=1。 LCD_BYTE(ab)。 } else { while(LCD_BUSY())。 LCD_RS=0。 LCD_BYTE(cd)。 26 } } void LCD_SET_XY(uchar x,uchar y) { uchar address。 if(y==0) address=0x80+x。 else address=0xc0+x。 LCD_W_CHAR(address,0)。 } void LCD_W_STR(uchar X,uchar Y,uchar *s) { LCD_SET_XY(X,Y)。 while(*s) { LCD_W_CHAR(0,*s)。 s++。 } } 5 電路仿真 本次設(shè)計的仿真 是用 Kill 和 Proteus 相結(jié)合，使軟硬件相結(jié)合，大致模擬了本次設(shè)計的實(shí)現(xiàn)性。下面以： 1MHz 的標(biāo)準(zhǔn)信號，被測頻率為 左右 ,門控時間為 1s來進(jìn)行仿真。 正弦波 被測信號整形前與整形后的波形如圖 15所示： 圖 15 被測信號的波形 （正弦波） 27 為正弦波時測得的結(jié)果如圖 16所示： 圖 16 正弦波時測得的頻率 方波 被測信號 整形前與整形后的波形 如圖 17所示： 圖 17 被測信號波形（方波） 為 方 波時 測得 的結(jié)果如圖 18 所示： 28 圖 18 方波時測得信號的頻率 三角波 被測信號 整形前與整形后的波形 如圖 19所示： 圖 19 被測信號波形（三角波） 為正弦波時 測得 的結(jié)果如圖 20所示 ： 29 圖 20 三角 波時測得的頻率 6 設(shè)計總結(jié) 誤差分析 首先，設(shè)計要求測量波形包括正弦波和三角波，而標(biāo)準(zhǔn)波形為方波，所以，被測波必須經(jīng)過整形成為 方波后再輸出，在整形過程中會存在信號的失真，從而導(dǎo)致測試誤差； 第二，計算器的設(shè)計，本次設(shè)計采用外部計數(shù)器與單片機(jī)內(nèi)部計數(shù)器級聯(lián)形成 24 位計數(shù)器，這也會導(dǎo)致測量誤差； 第三，仿真方面，仿真本身就存在一定的系統(tǒng)誤差，器件本身并不一定和實(shí)際器件起到相同的作用，而且信號源由模擬信號源產(chǎn)生，也會產(chǎn)生誤差； 最后，軟件實(shí)現(xiàn)方面，單片機(jī)采用 C 語言編程，與匯編語言相比 ，執(zhí)行速度存在更大的延遲，比 如說器件的起停就會存在著一定的延遲等，還有，軟件計算時， 由原理可知 ， 公式 00/xxf f N N?? 成立。設(shè)所測頻率的準(zhǔn)確值為 fx0。在一次測量中，由于 fX計數(shù)的起停時間是由該信號的上升沿控制的，因此，在 T時間內(nèi)對 fX的計數(shù) NX無誤差。在此時間內(nèi) f0的計數(shù) N0最多相差一個脈沖，即△ N0≤177。 l，則下式成立： 00//xxf N f N? （ 1） 0 0 0 0/ / ( )xxf N f N N? ? ? （ 2） 由此可分別推得： 00( / )xXf f N N?? （ 3） 0 0 0 0[ / ( ) ]f f N N N? ? ? ? （ 4） 30 根據(jù)相對誤差公式有： 0 0 0 0/ | | /x x x x xf f f f f? ? ? （ 5） 將式 (3)和式 (4)代人式 (5)整理后可得： 0 0 0 0/ | | /xxf f N N? ? ? （ 6） 因?yàn)? 0| | 1N?? （ 7） 所以 0 0 0| | / 1 /N N N?? （ 8） 即相對誤差： 0 0 0| | / 1 /xxf f f N? ? ? ? （ 9） 其中： 00N T f?? （ 10） 由此可知 ， 增大 TP或提高 fX，可以增大 NX，減少測量誤差，提高測量精度 ,相對測量誤差與被測 信號頻率的大小無關(guān)，僅與取樣時間及時基信號（標(biāo)準(zhǔn)信號）頻率有關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)被測頻帶內(nèi)的等精度測量；取樣時間越長，時基信號頻率越高，分辨率越高 。 設(shè)計總結(jié) 通過對等精度頻率計的學(xué)習(xí)和掌握，不僅讓我順利完成了畢業(yè)設(shè)計，而且鞏固了所學(xué)的專業(yè)知識。 在 設(shè)計的前期，我 做 了大量 準(zhǔn)備 ，查閱了很多 資料 。在經(jīng)過一系列的學(xué)習(xí)后，我把所做項(xiàng)目分析清楚，并把這次設(shè)計項(xiàng)目分成了幾個模塊，先熟悉每個模塊需要實(shí)現(xiàn)的功能，為后面的設(shè)計提供充分的準(zhǔn)備 。 本次設(shè)計包括軟件設(shè)計、硬件設(shè)計、實(shí)驗(yàn)仿真。運(yùn)用單片機(jī) AT89C52，制作完成了等精度頻率計 的設(shè)計。 在設(shè)計程中，我綜合運(yùn)用了 Keil、 Proteus 軟硬件仿真工具，運(yùn)用 C 語言進(jìn)行程序的設(shè)計 ，為求精度更高，我不斷的對多組仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)，并不斷的改進(jìn)，最終得到了相對滿意的效果。但由于在編寫程序的過程中，對數(shù)據(jù)的設(shè)置處理精度不高，再加上硬件上的誤差，導(dǎo)致對低頻信號的測試、顯示結(jié)果誤差相對較大。如果能加以改正，本設(shè)計效果會更佳。 總之 ， 經(jīng)過這次 畢業(yè) 設(shè)計 ， 不僅對課本有 了更 深刻的 理解，并且通過對 軟件的學(xué)習(xí)以及對各類資料的總結(jié)，鍛煉 了 我的 自學(xué) 、總結(jié)能力，還能更好的運(yùn)用，這次設(shè)計受益匪淺， 給 我 以后 的學(xué)習(xí)、 工作奠定了 堅實(shí)的基礎(chǔ)！ 最后 ，我要 感謝 我的指導(dǎo) 老師在此期間的幫助！ 沒有她的指點(diǎn)，我也不能完成這次畢業(yè)設(shè)計。 參考文獻(xiàn) ： [1] 張欣、孫宏昌等，單片機(jī)原理與 C51 程序設(shè)計基礎(chǔ)教程，北京：清華大學(xué)出版社， 2020 年 7月第一版 [2] 康華光主編，電子技術(shù)基礎(chǔ) .數(shù)字部分，華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組編 — 5版 .— 北京：高等教育出版社， （ 2020 重?。? [3] 李華等， MCS51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)【 M】，北京：航空航天大學(xué) 31 出版社， [3] 何立民 ， 單片機(jī)高級教程 [M]， 北京 :北京航空 航天大學(xué)出版社 ,2020:8791 [4] 馬炫 ， 等精度頻率脈沖信號采集測試系統(tǒng) [D]， 西安理工大學(xué) , 1997,11(3):5052 [5] 豈興明、唐杰、趙沛等， 51 單片機(jī)編程基礎(chǔ)與開發(fā)實(shí)例詳解 [M]，北京：人民郵電出版社， 2020 年 [6] 戈亮、楊柳濤 、 新穎，等精度數(shù)字頻率計設(shè)計 [D]， 上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報 ， 2020年