毕业论文_数字频率计.doc文档【46页完整版】 ㊣ 精品文档 值得下载

制核心部件来设计系统，实现用单片机内部计数器对外部信号脉冲计数。

利用汇编语言在开发环境中编制系统的功能程序。

同时用单片机仿真系统，对本系统的软硬件进行了调试。

本文主要研究了本频率计的工作原理和工作过程。

通过对单片机内部的定时计数器进行设置，使单片机内部计数器能够精确地测出加到引脚的正脉冲个数，并对测量的频率进行处理显示。

本频率计可以测量方波，正弦波和三角波等波形的频率。

它具有硬件电路简单，扩展容易，测量准确度高，有很好的开发前景等优点，适用于频率不是很高的测量。

关键词单片机频率计测频，前言随着微处理器和微计算机技术的不断发展，越来越多的功能更加完善的智能仪器仪表将应用于各行各业，尤其是在工业控制方面的应用，前景将更广大。

单片机的使用还将进步降低智能仪器仪表的成本，使智能仪器仪表有更大的发展，反过来也可以说，智能仪器仪表是单片机的广阔应用领域，将推动单片机技术向更高更新的方向发展。

电子测量仪器就是其中种，它也是实现信息的获取转换存贮处理和揭示物质运动的必备工具，它的智能化水平在很大程度上反映出个国家的生产力发展和现代化水平。

信号频率测量是电子测量的重要领域。

频率的测量越来越受到重视，长度电压等参数也可以转化为与频率测量有关的技术来确定。

因此频率计在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

本设计通过对传统的周期测量法进行探讨，采用计算脉冲个数来实现频率的测量。

以单片机为控制核心，应用单片机的算术运算和控制功能实现定时和计算脉冲个数，并采用并行输出将测得的频率实时地显示出来。

本设计主要研究了被测信号的放大整形和变换单片机的定时计数器功能的应用和单片机的其他控制功能。

设计所需的外围元件较少，扩展性能强，操作简单，测试准确度高，有很好的开发前景。

但由于本人水平有限，本设计有很多地方还需改善，请各位老师多批评指正。

第章概述智能仪器的发展概况单片机在智能仪器中的应用基于单片机的数字频率计第章系统硬件分析与设计频率计工作原理硬件电路设计主要元件介绍定时计数器第章系统软件分析和设计主程序设计中断服务程序设计子程序设计第章调试过程硬件调试软件调试结论参考文献附录Ⅰ附录Ⅱ附录Ⅲ第章概述智能仪器的发展概况综观科学上的重大发现，往往是由于新的观测手段的发明而开展起来的。

以物理学诺贝尔奖金获得者为例，百分之五十的工作是得益于新的仪器或测试手段的发明创造。

仪器仪表也是实现信息的获取转换存贮处理和揭示物质运动的必备工具，仪器仪表装备水平在很大程度上反映出个国家的生产力发展和现代化水平。

年代初期，仪器仪表取得了重大突破，数字技术的出现使各种数字仪器得以问世，把模拟仪器的精度分辨力与测量速度提高了几个量级，为实现测试自动化打下了良好的基础。

年代中期，测量技术又次取得了进展，计算机的引入，使仪器的功能发生了质的变化，从个别电量的测量转变成测量整个系统的特征参数，从单纯的接收显示转变为控制分析处理计算与显示输出，从用单个仪器进行测量转变成用测量系统进行测量。

年代，计算机技术在仪器仪表中的进步渗透，使电子仪器在传统的时域与频域之外，又出现了数据域测试。

年代，由于微处理器被用到仪器中，仪器前面板开始朝键盘化方向发展，过去直观的用于调节时基或幅度的旋转度盘，选择电压电流等量程或功能的滑动开关，通断开关键已经消失。

测量系统的主要模式，是采用机柜形式，全部通过总线送到个控制器上。

测试时，可用丰富的语言程序来高速测试。

不同于传统仪器模式的个人仪器已经得到了发展。

年代，仪器仪表与测量科学进步取得重大的突破性进展。

这个进展的主要标志是仪器仪表智能化程度的提高。

突出表现在以下几个方面微电子技术的进步将更深刻地影响仪器仪表的设计芯片的大量问世，使仪器仪表数字信号处理功能大大加强微型机的发展，使仪器仪表具有更强的数据处理能力图像处理功能的增加十分普遍总线得到广泛的应用。

单片机在智能仪器中的应用随着微处理器或微计算机技术的不断发展，越来越多的功能更加完善的智能仪器仪表将应用于各行各业，尤其是在工业控制方面的应用，前景将更广大。

单片机的使用还将进步降低智能仪器仪表的成本，使智能仪器仪表有更大的发展，反过来也可以说，智能仪器仪表是单片机的广阔应用领域，将推动单片机技术向更高更新的方向发展。

因为它具有功能强体积小结构紧凑功耗低性能价格比高等优点，因此很适合用于智能仪器仪表中。

单片机的作用主要包括以下几个方面。

系统控制与原理台完整的智能仪器仪表就是个的测试装置，整个系统的测试工作均由它来完成，而整个系统的控制与管理工作是靠其内部的微处理器或单片机来进行的。

这就要求微处理器或单片机配备套监控程序，使仪器能够命令启动仪器进行测量。

在测量过程中，能自动与测试现场联机，启动信号采样转换，转换结束自动读取结果并根据需要，决定是否与测试现场脱机。

而且，对于测量结果，可由打印机打印或由显示器进行显示。

对于模拟输出，则要启动转换，使数字信号按照人们的要求变为模拟信号输出。

如果配有通讯线路，则还要控制通讯设备的工作，将测量结果传送到远程或主控机。

对于变化范围较大的信号要分档测量，量程的切换由计算机控制，自动进行。

对于多参数多回路的巡回检测，也要由计算机定时控制巡回的选择和切换。

数据分析与处理计算机最独特的功能就是进行数据处理，它有人类无法比拟的运算速度，利用计算机的这特点，在用微处理器或单片机设计成智能仪器仪表之后，这些智能仪器仪表也就具备了数据处理能力。

为了得到准确的测量结果，往往需要对大量数据进行综合分析统计归纳计算和判断。

计算机在智能仪器仪表中承担了全部的计算和数据处理任务。

有的需要进行平方立方开方三角函数级数和对数运算，有的需要进行微分积分导数和求解高次方程高阶微分方程的运算，有的还需要建立资料库，配置专家系统，以对数据进行综合分析和处理，得出正确的结论。

例如，在测量电力线路中的电压电流功率与功率因数等参数时，为了提高测量精度，可取若干次譬如或测量结果的平均值。

这就需要进行数据处理和计算。

在根据电压和电流之间的相位差求功率因数时，需要进行余弦函数的计算，在气压测量时，要按定的公式计算标准气压高度等。

还有在用智能医疗仪器对人体进行检查时，经常需要测量出大量数据，然后对这些数据进行综合分析和计算，从而得出正确的结论，制定出有效的治疗方案。

误差分析与修正任何测量仪器仪表都存在误差问题，即使是精度很高的数字式仪器仪表也必然存在有定的误差。

这些误差方面来源于传感器转换器，另方面来源于仪器内的电子线路。

其中，传感器误差所占的比重最大，这里所指的误差类型有非线性误差温度误差零位漂移误差和迟滞误差等。

以上误差般有定规律，有的可用数学曲线进行描述或者逼近，有的即使找不到描述曲线，但也会有统计规律。

在常规仪器仪表中，这些误差多采用补偿电路来克服，这种方法称为硬件修正法。

用硬件电路来逼近曲线往往是非常困难的，因为补偿电路复杂以后，补偿电路本身又会带来误差，而且还会提高仪器仪表的成本。

而在以计算机为核心的智能仪器仪表中，用软件的方法来逼近数学曲线，或者按统计规律来消除误差，则是比较容易的事情。

因此，在般智能仪器仪表的计算程序中都配置有相应的误差修正程序，这些程序可以用汇编语言编写，也可以用高级语言编写。

对于要求速度较快的实时测量，多采用汇编语言编写。

由此可见，智能仪器仪表中计算机的计算与数据处理功能为减小和消除误差提供了极大的方便。

自检与故障监控为了使智能仪器仪表可靠地工作，般都配有自检程序或故障监控程序，这也是智能仪器仪表所具有的独特功能之。

自检通常是在仪器仪表开机或非正常工作状态下进行，用来对仪器仪表的性能进行检查，以判断仪器仪表是否正常工作。

若仪器仪表处于非正常状态，则发出报警信号，并作出诊断，确定故障部位，以便维修。

对仪器仪表的自检与故障监控功能随设备的可靠性要求和复杂程度的不同而有很大的区别。

有的要求有完善的自检与故障监控系统，有的对自检没有过高的要求，而有的甚至不配自检与故障监控系统。

通常自检与故障监控系统除了对自身进行检查之外，还能对信号源进行检查。

如对输入信号进行超量检查。

如果被检测的信号为零或超出范围，则认为出故障。

在些高档智能仪器仪表中，可能还配有容错系统。

当自检与故障监控系统发现设备出现了故障，自检与故障监控系统便将故障部件隔离，对系统进行重构，组成个新的检测系统，继续对被测信号进行测量。

在智能仪器仪表中，计算机承担了全部控制管理计算和数据处理任务，组成了个完整的计算机控制系统。

这个系统般可分为大部分是现场信号或数据采集及输入通道二是计算机系统三是控制信号输出通道和执行机构。

基于单片机的数字频率计基于单片机的系列的优点，在实时控制自动测试智能仪表计算机终端遥测通讯家用电器等许多方面得到了广泛的应用。

它的应用正在不断地走向深入，带动了传统控制检测日新月异的更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为个核心部件来使用。

在设计单片机和数字电路时经常需要测量脉冲数量脉冲宽度脉冲周期脉冲频率等参数，虽然使用逻辑分析仪可以很好的测量这些参数，但其价格昂贵。

实现频率测量的方法较多，可使用专用芯片，其电路简单，调试容易，但般造价也较高，使用时灵活性欠佳。

且实现测量的数字化自动化智能化已成为各类仪器仪表设计的方向。

这里研究以单片机为核心的数字频率计的设计与制作。

设计要求所需外围元件较少，扩展性能强，操作简单，测试准确度高，有很好的开发前景。

第章系统硬件分析与设计频率计工作原理系统组成频率计由信号预处理电路芯片并行口显示电路和系统软件所组成。

其中信号预处理电路包含信号放大波形变换和波形整形。

系统硬件框图如图所示。

信号预处理电路中的放大器实现对待测信号的放大，降低对待测信号幅度的要求波形变换和波形整形电路将放大