毕业论文：数字频率计的设计毕业设计㊣精品文档值得下载

传统的生产制造企业中，频率计被广泛的应用在产线的生产测试中。

频率计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出的频率变化，用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品，确保产品质量。

在计量实验室中，频率计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。

在无线通讯测试中，频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以用来对无线电台的跳帧信号进行分析。

对于频率计的设计目前也有专用芯片可以实现，如利用公司的来设计频率计。

但由于这种芯片的计数频率比较低，远不能达到在些场合需要测量很高的频率要求，而且测量精度也受到芯片本身的限制。

提出的用单片机设计频率计的方法可以解决这些问题，实现精度较高等精度和宽范围频率计的设计。

第章数字频率计的设计本章主要介绍了数字频率计的设计任务和要求，按照任务和要求得出数字频率计的总体设计思路，在此思路基础上提出了两套方案，分别画出了方案框图，分析了优缺点，最终确定方案二为本次设计的方案。

设计的任务和要求设计的任务基于单片机设计个数字频率计。

熟悉或单片机集成开发环境，运用语言编写工程文件。

熟练应用所选用单片机内部结构资源，以及软硬件调试设备的基本方法。

自行构建基于单片机的最小系统，完成相关硬件电路的设计实现。

了解数字频率计的工作原理和实现方法，以及人机交互模块的设计。

学习数字检测频率计算法的软硬件实现方法。

设计的要求完成单片机最小系统设计精确完成频率检测的设计和实现精度要求检测频率在周期信号的周期，误差不超过完成软件对硬件检测和调试工作设计思路本次设计的数字频率计区别于专用数字频率计，根据设计任务和要求，此数字频率计属于通用型，要求比较常见，应该具有的功能提出了以下设计思路稳压电源模块考虑到供电稳定性，仪器使用寿命，本设计采用了三端稳压器，当外部忽然断电时，凭借三端稳压器的强大功能，可以在定时间内保持稳定的电源，防止仪器的损坏和数据丢失。

信号整形模块考虑到单片机可以处理方波，待测信号的位置性，我们需要个信号整形模块，本设计采用了过零比较器，将这些未知的信号整形成方波，使得单片机能够处理。

分频处理模块由于常用的单片机都是的晶振，通过计算单片机能处理的最大频率是，达不到的要求，这里就存在个分频的问题，如何把更高频率的信号缩小成单片机能处理的信号。

数据选择模块由于上面采用了分频器，那么如何让我们的系统知道分频器采用了几分频，就像万用表有档位的问题样。

我们这就需要个数据选择器来做分频器的档位选择，使系统可以算出最后的准确结果。

单片机模块单片机是时钟信号的来源，由内部晶振电路产生。

本系统以单片机作为系统的主要控制单元，通过单片机对系统各个部件的控制来实现整个电路的信号频率采集测量转换数据以及显示最终结果的功能。

数据显示模块本设计作为个频率计仪表，系统测量出来的结果必须以数字或图像的形式显示出来，必然需要数据显示模块。

方案论证与选择方案方案主要由四个部分组成信号整形部分单片机控制部分时基电路部分数据锁存部分和数据显示部分。

整体框图如图所示。

方案基本流程待测信号进入系统，信号整形部分会将其整形成脉冲，另方面，时基电路提供标准的时基脉冲，在其上升沿达到时结束计数。

而在这秒内测得的整形后的脉冲频率就是待测信号的频率。

之后单片机送数据锁存，并等待命令，若继续测量则返回测量，此时仍可将数据送显示，若无继续测量命令则，直接送数据显示。

方案优缺点这个方案的设计关键是定时器构成的多谐振荡器是否能够提供标准的脉冲。

实际上，在现实中是很难做到精确的。

因此，如果这点把握不好将直接影响最后的精度。

较为合理的解决办法是，做实物时可以选择其电容电阻的参数设定，用示波器先进行测量，直到取得较为满意的结果。

还有个问题就是在测量图方案系统结构框图段频率时很有可能会出现偏差，如果它在段内都出现相同差值的偏差，我们可以进行人为的补偿，这样可以最大限度提高精确度。

方案二方案二由五个部分组成信号整形部分分频处理部分数据选择部分单片机部分和数据显示部分。

整体框图如图所示。

图方案二结构框图方案二工作流程待测信号进入系统，信号整形部分会将其整形成脉冲，经过分频器。

分频器出来得到两个信号，个给选择器，个给单片机，数据选择器处理过后也将信号给单片机经过处理运算，最后将数据送给显示部分，以用户需要的形式显示出来。

方案二优缺点是利用了分频器应对大量程的测量，相比于方案它的优势是，分频处理部分数据选择部分信号整形部分显示部分单片机部分单片机部分信号整形部分时基电路部分数据锁存部分显示部分如果待测频率不大的话，是不用进行分频的，即直接测量。

这样就不存在方案时间数据处理送显示是否继续结束否是第章系统调试与仿真个完整的系统，首先要完成硬件组装工作，然后进入软件设计调试和硬件调试阶段硬件组装就是在设计制作完毕的印制板上焊好元件与插座，然后就可用仿真开发工具进行软件设计调试和硬件调试工作。

本章主要介绍了静态调试步骤与方法，联机仿真与动态调试。

另外，还概述了调试中发现些系统存在的问题及其补救办法。

调试设备机台，单片机实验台，万用表，示波器，导线若干等硬件调试硬件调试是利用开发系统基本测试仪器万用表示波器等，检查用户系统硬件中存在的故障。

由于实验室没有，在这里我们用代替。

硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。

静态调试静态调试工作分为两步第步是在通电之前，先用万用表等工具，根据硬件逻辑设计图，仔细检查线路是否连接正确，并核对元器件的型号规格和安装是否符合要求，应特别注意电源系统的检查，以防止电源的短路和极性，并重点检查系统总线地址总线数据总线控制总线是否存在短路或与其他信号线的短路。

第二步是加电后检查各芯片插座上有关引脚的电位，仔细测量各点电平是否正常，尤其应注意芯片插座的各点电位，若有高压，与在线仿真器连机调试时，将会损坏在线仿真器。

具体步骤如下电源检查当电路板连接或焊接完成后，先不插主要元器件，通上电源。

常用直流电源，用万用表电压档测试各元器件插座上相应电源引脚电压数值是否正确，极性是否符合。

如有，要及时检查排除，以使每个电源引脚的数值都符合要求。

各元器件电源检查分别插入，分别通电，并逐检查每个元器件上的电源是否正确，直至最后插上全部元器件，通上电源后，每个元器件上电源应正确无误。

检查响应芯片的逻辑关系检查相应芯片的逻辑关系通常采用静态电检查法。

即在个芯片信号输入端加个响应电平，检查输出电平是否正确。

单片机系统大都是数字逻辑电路，使用电平检查法可首先检查选用的元器件是否符合要求，逻辑设计是否正确，元器件连接关系是否符合要求等。

动态调试动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障器件连接逻辑等的种硬件检查。

在本设计中，由于该系统采用了模块化的设计，所以动态调试采用了分模块调试的办法。

调试过程中，分为信号处理模块显示电路模块报警电路模块电源模块模块电磁阀驱动电路模块等进行了分别调试。

联机仿真在线动态调试在静态调试中，对硬件进行了初步调试，只是排除了些明显的静态故障。

硬件故障如各个部件内部存在的故障和部件之间连接的逻辑主要是靠连机在线仿真来排除的。

在断电情况下，除芯片外，插上所有的元器件，并把在线仿真器的仿真插头插入样机上芯片的插座，然后与开发系统的仿真器相连，分别打开样机和仿真器电源后便可开始连机在线仿真调试。

先将引脚锁定，再将各模块的程序下载到仿真器中，显示及键盘控制模块的程序烧录到芯片中，然后接通电源和地进行调试，结果基本上达到了设计的要求。

为了验证电路的设计是否可行，需要根据自己的电路设计做仿真，如下图就是该过零比较器在软件上的仿真图，而图是运行电路后的仿真波形，由图可以看出当正弦波处于零电位以上的时候，经过过零比较器仿真出高电平，图过零比较器仿真图过零比较器的输入波形和输出波形比较当正弦波处于零电位以下的时候，过零比较器仿真出的就是低电平，需要特别说明的是，高低电平转换的瞬间恰好是正弦波由正电位转换为负电位或者由负电位转换为正电位的时候，因此我们可以认定电路的设计是完全正确的。

以下如图所示是搭建实物电路后用数字示波器记录的输出波形图数字示波器实际测量电路测试结果如表所示表格实际测量记录输入电压峰峰值标准输入频率测量值精度误差第章结论本次设计所做的数字频率计具有比较好的测量精度，较宽的频率范围，具有定的实用价值。

为了了解数字频率计的工作原理，并且进步复习了电路仿真技术，动手能力得到锻炼和提高。

同时还发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，认识到自己的思维还是不够活跃。

本次课程设计过程中虽然遇到些阻碍，但通过不懈的努力，最终还是克服了这些困难，体味到设计电路连接电路调测电路过程中的乐苦与甜，提高了自身思考克服困难的能力。

这过程磨练了我的意志，永不放弃对于科学真理的追求，毕业设计是对毕业生大学四年所学技能的检测，这次设计恰恰给我们提供了个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路的调试再到最后电路的成型，都对我所学的知识进行了检验。

在设计的过程中发现了以前学的数字电路的知识掌握的不牢。

正所谓，书到用时方恨少。

就是在这个反反复复过程中，不断地修改修正，设计能够点点得完善，令人感到由衷的快乐，没有付出，哪有回报，在实践中得到锻炼是年轻人最大的财富，当然，这是在所有元器件都是理想状态下所得到的结论，在实际生活中是难以做到如此理想状态的，而且时间上也比较仓促，很多细节没有考虑周全经验也不足。

因此在我设计的过程中就不可避免的遇到了些问题。

比如说在信号转换的电路设计上，最初的设计中在上做的仿真是完全没有问题的，但是真正在连接硬件的时候就出现了问题，根本无法将正弦波整形得到方波信号，只能重新设计过零比较器。

再者，通过分频测量信号的频率，在信号经过分频的时候，没有对信号做进步的处理，这对结果的精确度定是有影响的。

因此本设计的以上部分需要进步完善，对于程序的设计如何能够更加完善优化，将是后续阶段需要考虑的问题。