基于單片機(jī)的頻率計設(shè)計(畢業(yè)設(shè)計論文)-在線瀏覽
2025-08-14 20:50本頁面
【正文】 譜儀可以準(zhǔn)確的測量頻率并顯示被測信號的頻譜，但測量速度較慢，無法實(shí)時快速地跟蹤捕捉到被測信號的頻率變化。目前，市場上的頻率計廠家可分為三類：中國大陸廠家、中國臺灣廠家、歐美廠家。歐美頻率計廠家主要有：Pendulum Instruments 和 Agilent科技。二、系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計要求本課題設(shè)計技術(shù)要求：1. 測量范圍10HZ—2MHZ；2. 用四位數(shù)碼管顯示測量值；3. 能根據(jù)輸入信號自動切換量程；4. 可以測量方波、三角波及正弦波等多種波形。這樣的采樣方式就是定數(shù)采樣或定脈沖采樣。這種測量脈沖的方法又叫做測周法。這樣的采樣方式就是定時采樣。這種測量脈沖的方法又叫做測頻法。本文采用脈沖定時測頻法和脈沖分頻測頻法。在整個設(shè)計過程中，放大整形電路是把非矩形波轉(zhuǎn)化成矩形波，這樣單片機(jī)才能識別；分頻電路是為了測量更高頻率的信號，多路數(shù)據(jù)選擇器是用來選擇輸入信號的；單片機(jī)用來測量頻率和切換量程等；顯示電路用來顯示頻率值。 系統(tǒng)設(shè)計框圖本課題設(shè)計以單片機(jī)為核心，設(shè)計一種數(shù)字頻率計，應(yīng)用單片機(jī)中的定時器/計數(shù)器和中斷系統(tǒng)等完成頻率的測量。圖1 頻率計總體設(shè)計框圖 三、系統(tǒng)硬件設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求，頻率計實(shí)際需要設(shè)計的硬件系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：單片機(jī)模塊、電源模塊、放大整形模塊、分頻模塊及顯示模塊，下面將分別給予介紹。單片機(jī)AT89C52內(nèi)部具有3個16位定時／計數(shù)器，定時／計數(shù)器的工作可以由編程來實(shí)現(xiàn)定時、計數(shù)和產(chǎn)生計數(shù)溢出時中斷要求的功能。圖2 PDIP封裝的AT89C52引腳圖 單片機(jī)引腳分配根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計及各模塊的分析得出，單片機(jī)的引腳分配如下表所示。本文選用手動復(fù)位，通過復(fù)位可以再次測量信號或測量新的信號。 圖3 上電復(fù)位 圖4 手動復(fù)位 定時/計數(shù)器方式寄存器TMOD：特殊功能寄存器TMOD為T0、T1的工作方式寄存器，其格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0GATEC/`TM1M0GATEC/`TM1M0 T1方式字段 T0方式字段TMOD的低4位為T0的方式字段，高4位為T1的方式字段，它們的含義是完全相同的。在定時方式中，以振蕩器輸出時鐘脈沖的十二分頻信號作為計數(shù)信號，也就是每一個機(jī)器周期定時器加“1”。定時器從初值開始加“1”計數(shù)直至定時器溢出所需的時間是固定的，所以稱為定時方式。內(nèi)部硬件在每個機(jī)器周期采樣外部引腳的狀態(tài)，當(dāng)一個機(jī)器周期采樣到高電平，接著的下一個機(jī)器周期采樣到低電平時計數(shù)器為1，也就是說在外部輸入電平發(fā)生負(fù)跳變時為1。對外部輸入脈沖計數(shù)的目的通常是為了測試脈沖的周期、頻率或?qū)斎氲拿}沖數(shù)進(jìn)行累加。 電源模塊為整個系統(tǒng)提供合適又穩(wěn)定的電源，主要為單片機(jī)、放大整形電路、分頻電路和顯示電路提供電源。穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成，如下圖5所示，其整流與穩(wěn)壓過程的電壓輸出波形如圖6所示。變壓器副邊與原邊的功率比為P2/P1=n，式中n是變壓器的效率。整流電路工作原理：單相橋式整流電路由四只二極管組成，接成電橋形式，利用二極管的單向?qū)щ娦?，將正?fù)交替的正弦交流電壓整流成為單方向的脈動電壓。電路及輸出波形如圖7，圖8所示： 圖7 整流電路圖 圖8 整流輸出波形 濾波電路在本文利用電容進(jìn)行濾波。盡可能地將脈動電壓中的脈動成分過濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。必須選用較大容量的整流二極管。在這里我們決定用集成穩(wěn)壓器7805。由于輸入的信號可以是正弦波、三角波、矩形波等，而后面的閘門或計數(shù)電路要求被測信號為矩形波，所以需要設(shè)計一個整形電路則在測量的時候，首先通過整形電路將正弦波或者三角波轉(zhuǎn)化成矩形波。所以在通過整形之前通過放大衰減處理。 與非門74LS0000 為四組2 輸入端與非門（正邏輯），共有 54/7400、54/74H00、54/74S00、54/74LS00 Y=(AB)非 表3 74LS00功能表 InputInputOutputABYLLHLH
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