基于51單片機(jī)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)-文庫吧資料
2025-07-04 00:47本頁面
【正文】 74LS164 級(jí)聯(lián)，同時(shí)還要顯示頻率和周期的單位，所以還需再級(jí)聯(lián)一塊 74LS164，在 74LS164 的輸出端接六個(gè)單位指示燈，分別表示周期頻率的三個(gè)不同的單位數(shù)量級(jí)，即周期單位 s，ms，μs 和頻率單位Hz，KHz 及 MHz。c．?dāng)?shù)碼顯示電路的設(shè)計(jì)。閘門時(shí)間的確定，可以先由一個(gè) 555 定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，將 555 產(chǎn)生的脈沖信號(hào)送入到 74LS90 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器當(dāng)中，由于 74LS90 具有二五進(jìn)制混合計(jì)數(shù)的功能，所以可以用它來實(shí)現(xiàn)五進(jìn)制計(jì)數(shù)，將 74LS90 的輸出接到3—8 線譯碼器 74LS138 的輸入端，再將譯碼器的輸出端接上五個(gè)發(fā)光二極管，這樣就可以實(shí)現(xiàn)硬件上的閘門時(shí)間控制。其具體實(shí)施方案為：將輸入信號(hào)經(jīng)過 LM358 運(yùn)放放大，再通過 74LS132 整形，此時(shí)的信號(hào)還不能直接送入單片機(jī)，這是因?yàn)樵谟布?CPU 對 INT0 和 INT1 引腳的信號(hào)不能控制，解決這個(gè)問題要通過硬件，再配合軟件來解決。輸入通道是由前置放大器和整形器組成的，所以要對前置放大器的增益和帶寬指標(biāo)進(jìn)行估計(jì)。根據(jù)測周期、頻率的原理，可以將總體框圖分為三個(gè)子系統(tǒng)：輸入通道（即前置整形電路）該部分主要由模擬電路組成的；多周期同步等精度頻率、周期的測量、控制及功能切換（中間部分） ，該部分基本上由數(shù)字硬件電路組成；單片機(jī)及外圍電路，包括單片機(jī)、數(shù)碼顯示。其優(yōu)點(diǎn)是：可在整個(gè)測頻范圍內(nèi)獲得同樣高的測試精度和分辨率。倒數(shù)計(jì)數(shù)器就是基于該方法而設(shè)計(jì)出來的一種具有創(chuàng)新思想的測頻、測周期的儀器。多周期同步測量法的基本思路是使被測信號(hào)與閘門之間實(shí)現(xiàn)同步化，從而從根本上消除了在閘門時(shí)間內(nèi)對被測信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)的177。然后把測量結(jié)果值通過 P0口輸出。如圖 所示圖 計(jì)數(shù)脈沖形成電路（2）計(jì)數(shù)顯示電路主要包括：a、由 ATMEL 公司生產(chǎn)、晶振頻率為 12MHZ 的 8051 單片機(jī)。（4）測量時(shí)間頻率計(jì)完成一次測量所需要的時(shí)間，包括準(zhǔn)備、計(jì)數(shù)、鎖存和復(fù)位時(shí)間。（3）數(shù)字顯示位數(shù)頻率計(jì)的數(shù)字顯示位數(shù)決定了頻率計(jì)的分辨率。cfx1（2）頻率測量范圍在輸入電壓符合規(guī)定要求值時(shí)，能夠正常進(jìn)行測量的頻率區(qū)間稱為頻率測量范圍。（ + ）式中， ＝ ＝ 為量化誤xf?xTf1c?xTf1N?1?差（即177。當(dāng) testen 為高電平時(shí)，允許計(jì)數(shù)；當(dāng) testen 由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)鎖存信號(hào)，將計(jì)數(shù)值保存起來；鎖存數(shù)據(jù)后，還要在下次 testen 上升沿到來之前產(chǎn)生零信號(hào) clear，將計(jì)數(shù)器清零，為下次計(jì)數(shù)作準(zhǔn)備。設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一個(gè)測頻率控制信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生測量頻率的控制時(shí)序。數(shù)字頻率計(jì)由一個(gè) 1 秒鐘脈沖產(chǎn)生電路、一個(gè)測量控制電路、一個(gè)計(jì)數(shù)器、一個(gè)鎖存器和電源電路組成。工作原理：數(shù)字頻率計(jì)是直接用十進(jìn)制數(shù)字來暗淡顯示被測信號(hào)頻率的一種測量裝置。鎖存器的位數(shù)應(yīng)跟計(jì)數(shù)器完全一增。（3）鎖存器，當(dāng) testen 下降沿到來時(shí)，將計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值鎖存，這樣可由外部的七段譯碼器譯碼并在數(shù)碼管顯示。（2）計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器以待測信號(hào)作為時(shí)鐘，清零信號(hào) clear 到來時(shí)，異步清零：testen 為高電平時(shí)開始計(jì)數(shù)。在預(yù)置門時(shí)間和常規(guī)測頻閘門時(shí)間相同而被測信號(hào)頻率不同的情況下，等精度測量法的測量精度在整個(gè)測量范圍內(nèi)保持恒定不變，而常規(guī)的直接測頻法(在低頻時(shí)用測周法，高頻時(shí)用測頻法) ，其精度會(huì)隨著被測信號(hào)頻率的下降而下降。標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差為 ，由于晶體的穩(wěn)定度很高，標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差可以進(jìn)行校準(zhǔn)。則： （21）Fxs=N就可以得到被測信號(hào)的頻率值為： （22）sx?誤差分析如下：在一次測量中，由于 Fx 計(jì)數(shù)的起停時(shí)間都是由該信號(hào)的上升沿觸發(fā)的，在 Tpr 時(shí)間內(nèi)對 Fx 的計(jì)數(shù) Nx 無誤差；在此時(shí)間內(nèi) Fs 的計(jì)數(shù) Ns 最多相差一個(gè)脈沖，即有 ，|et1??則下式成立： （23）Fxs=N （24）es+t?門控信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)被測信號(hào)清零信號(hào)D Q＞COUNT1CLKEN CLK OUT1CLRCOUNT2CLKEN CLK OUT2CLR4由式（23 ） ， （24 ）得： （25）Fsx=N? （26）es+t?根據(jù)相對誤差公式有： （27 ）Fx| e|=將（25 ） ， （26）代入（27 ）整理得： （28）e|tFxNs?又因?yàn)椋? （29）|et1?所以： （210）| tNs?即有： （211 ）Fxe1|=s??其中： （212）sTpr?由以上推導(dǎo)結(jié)果可得出下面結(jié)論：相對測量誤差與頻率無關(guān)。當(dāng)門控信號(hào)為低電平，隨后而至的被測信號(hào)的上沿將使這兩個(gè)計(jì)數(shù)器同時(shí)關(guān)閉。標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)從 COUNT1 的時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入，其頻率為 Fs；經(jīng)整形后的被測信號(hào)從 COUNT2 的時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入，設(shè)實(shí)際頻率為 Fxe，被測量頻率為Fx。 圖 等精度測頻原理框圖圖 中的門控信號(hào)是可預(yù)置的寬度為 Tpr 的一個(gè)脈沖。（二）測頻原理根據(jù)前面一節(jié)所述，下面詳細(xì)介紹等精度測頻原理：為了提高測頻的精度,采用等精度測頻方法。此方案測頻精度將不會(huì)隨被測信號(hào)頻率的下降而降低；在相同的門限時(shí)間內(nèi)測量精度恒定不變。方案三：等精度測頻，按定義式 F=N/T 進(jìn)行測量。方案二：對被信號(hào)的周期進(jìn)行測量，再利用 F=1/T 可得頻率。在門限時(shí)間 Tpr 內(nèi)，用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，獲得數(shù)值 N
物理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1