毕业论文_基于单片机的智能电子计数器的设计

系列单片机具有体积小，功能强，性能价格比较高等特点，因此被广泛应用于工业控制和智能化仪器，仪表等领域。

本次设计的数字频率计以单片机为核心，具有性能优良，精度高，可靠性好等特点。

数字频率计的基本原理频率计的基本原理是用个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。

通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为秒。

闸门时间也可以大于或小于秒。

闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长，则每测次频率的间隔就越长。

闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。

数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。

系统设计技术指标基于传统测频原理的频率计的测量精度将随被测信号频率的下降而降低，在实用中有较大的局限性，而等精度频率计不但具有较高的测量精度，而且在整个测频区域内保持恒定的测试精度。

课题要求运用单片机或者技术，结合传统直接测量频率方法和等精度测量频率的方法，实现高频和低频的测量，本系统设计的基本指标如下。

基本指标频率闸门时间为秒秒实现对频率周期和时间间隔的测量功能发挥部分信号方波正弦波幅度周期脉冲宽度幅度频率的占空比，占空比变化范围为，测试误差。

第二章系统硬件设计频率测量的方法的研究数字化直接测量频率的原理无论频率周期还是时间间隔的数字化测量，均是基于主门闸门加计数器的结构而实现的，图示出了这种计数式直接测频的原理框图。

其中主门闸门具有与门的逻辑功能。

主门闸门的个输入端送入的是频率为的窄脉冲，它是由被测信号经通道放大整形后得到的。

主门闸门的另个输入端送来的是来自门控双稳的闸门时间信号。

因为门控双稳是受时基标准频率信号控制的，所以即准确又稳定。

设计时通过晶体震荡器和分频器的配合，可以获得等闸门时间。

由于主门闸门的与功能，它的输出端只有在闸门信号有效时间才有频率的窄脉冲输出，并送到计数器去计数。

设计数器的值为，由频率定义式可以计算得到被测信号频率为其原理框图和时序图如图所示。

直接测频法原理框图直接测频法时序图图直接测频法原理框图直接测频法时序图时基脉冲被测信号实际检出信号由式可知，当闸门时间为时，值即为被测量信号的频率。

该测量方法由于主门的开启时间与被测信号之间不同步，而使计数值带有量化误差且当被测信号频率越低时，该量化误差的影响越大。

若再考虑由晶体振荡器引起的闸门时间误差，对式进行误差的累积与合成运算后，可以得到直接测量测频率误差的计算公式如下上式右边第项为量化误差的相对值，其中第二项为闸门时间的相对误差，数值上等于晶体振荡器基准频率的相对不确定度。

在定时，闸门时间越长，测量准确度越高。

而当选定后，越高，由于误差对测量结果的影响减小，测量准确度越高。

但是随着误差的影响的减小，闸门时间也即基准频率自身的准确度对测量结果的影响不可忽略，这时可以认为是计数式直接测频率准确度的极限。

数字化直接测量周期的原理虽然直接测频法可以测出单位时间内脉冲的个数即频率，但是对于较低频率的信号其检测误差会大大增大，解决办法就是改直接测频法为直接测周期法。

图为计数式直接测周期的原理框图。

与测频原理框图相比，其中门控双稳改由输入信号放大整形和分频后的脉冲控制，所以闸门时间的宽度就等于倍被测信号的周期而主门的另个输入端，送入由晶体震荡器和分频器产生的周期为的时标脉冲信号。

由于主门的与功能，它的输出端只有在闸门信号期间有时标脉冲输出，并送到计数器去计数，计数器的值为。

不难看出，被测信号的周期为其原理框图和时序图如图所示测周期法原理框图测周期法时序图图测周期法原理框图测周期法时序图与计数式测频率相似，由于和之间也不是同步的，所以计数值也带有量化误差此外由于晶振的不确定度，时标的周期也存在误差最后，由于被测输入信号噪声的影响，使经通道放大整形后的脉冲周期中还引入了种触发误差。

对式进行误差的积累和合成运算，可以得到测周期误差的计算公式如下上式右边第项为量化误差的相对值，其中计数误差第二项为时标的相对误差第三项为触发误差，其中为被测信号与噪声比，可由公式㏒计算单位为。

要降低触发误差就必须增大信噪比，并采用多周期测量，还被测闸门信号高频基准信号实际检出已知信号可以在整形电路中是美国公司生产的低电压，高性能位单片机，片内含的可反复擦写的只读程序存储器和的随机存取数据存储器，器件采用公司的高密度非易失性存储技术生产，兼容标准指令系统，片内置通用位中央处理器和存储单元，功能强大单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

主要性能参数与产品指令系统完全兼容字节可重擦写闪速存储器次擦写周期全静态操作三级加密程序存储器字节内部个可编程口线个位定时计数器个中断源可编程串行通道低功耗空闲和掉电模式功能特性概述提供以下标准功能字节闪速存储器，字节内部，个口线，两个位定时计数器，个向量两级中断结构，个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，可降至的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止的工作，但允许，定时计数器。

串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下个硬件复位。

毕业设计论文题目基于单片机的智能电子计数器的设计学校专业电子信息工程学生姓名指导教师毕业设计论文时间二年月日月日共周摘要数字频率计是电子测量领域中最常见的测量仪器之。

它可以测量方波和正弦波的频率周期和脉冲宽度等时间参数。

本设计是由单片机控制的数字频率计设计。

本文在讨论频率测量的常用方法与原理的基础上，阐述了等精度测频系统的设计。

系统包括稳压电源电路信号放大整形电路测频电路单片机电路模块标准频率信号源键盘模块数码显示模块等。

采用软硬件结合的方法，频率周期脉宽和占空比的计算由单片机完成，外围电路其数字电路部分使用了，并采用语言进行设计描述，其输入通道由模拟电路来实现。

系统将单片机的控制灵活性及芯片的现场可编程性相结合，不但大大缩短了开发研制周期，而且使本系统具有结构紧凑体积小可靠性高测频范围宽精度高等优点。

关键词频率计单片机等精度目录第章引言课题研究的现状与发展趋势课题研究的意义与作用数字频率计的基本原理系统设计技术指标基本指标发挥部分第二章系统硬件设计频率测量的方法的研究数字化直接测量频率的原理数字化直接测量周期的原理多周期同步等精度测量的原理实验方案的确定测量方法的确定频率测量模块的方法周期测量模块的方法脉冲宽度测量模块的方法系统硬件设计稳压电源电路信号放大整形电路单片机控制电路标准频率信号源数码管显示模块第三章系统软件设计测频专用模块的设计频率计部分的程序频率计部分的仿真单片机控制与运算程序的设计单片机主程序的设计频率周期计数子程序的设计脉宽占空比子程序的设计键盘扫描及数码管显示子程序的设计总结参考文献致谢第章引言课题研究的现状与发展趋势随着大规模集成电路技术的发展及电子产品市场运作节奏的进步加快，涉及诸如计算机应用通信智能仪表医用设备军事民用电器等领域的现代电子设计技术已迈入个全新的阶段。

在电子测量中，频率的测量精确度是非常高的。

利用计数法测量频率具有精度高使用方便容易实现测量过程自动化等系列突出优点，已成为目前频率测量的重要方法。

人们将许多参数的测量转换为频率量来测量和处理。

传统的频率计通常采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，在使用过程中存在电路结构复杂，测量精度低故障率高维护不易等问题，其产品不但体积较大，运行速度慢，而且测量低频信号时不宜直接使用。

频率测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。

测量的数字化智能化是当前测量技术发展的趋势。

课题研究的意义与作用数字频率计数器又称通用计数器，是电子测量领域中最常见的测量仪器之。

它可以测量正弦波的频率周期，脉冲波的频率周期，脉冲宽度等时间参数。

随着单片机技术的不断发展，用单片机通过软件设计，采用适当的算法取代这部分电路不仅能弥补上述不足，而且性能也将大有提高。

针对普通频率计存在读数难测量精度不高等问题，目前采用单片机控制的数字频率计，用于测量方波正弦波或其它脉冲信号的频率，并用数字显示，具有精度高测量迅速读数方便等优点，已经在电子测量领域里得到了广泛应用。

系列单片机具有体积小，功能强，性能价格比较高等特点，因此被广泛应用于工业控制和智能化仪器，仪表等领域。

本次设计的数字频率计以单片机为核心，具有性能优良，精度高，可靠性好等特点。

数字频率计的基本原理频率计的基本原理是用个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。

通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为秒。

闸门时间也可以大于或小于秒。

闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长，则每测次频率的间隔就越长。

闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。

数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。

系统设计技术指标基于传统测频原理的频率计的测量精度将随被测信号频率的下降而降低，在实用中有较大的局限性，而等精度频率计不但具有较高的测量精度，而且在整个测频区域内保持恒定的测试精度。

课题要求运用单片机或者技术，结合传统直接测量频率方法和等精度测量频率的方法，实现高频和低频的测量，本系统设计的基本指标如下。

基本指标频率闸门时间为秒秒实现对频率周期和时间间隔的测量功能发挥部分信号方波正弦波幅度周期脉冲宽度幅度频率的占空比，占空比变化范围为，测试误差。

第二章系统硬件设计频率测量的方法的研究数字化直接测量频率的原理无论频率周期还是时间间隔的数字化测量，均是基于主门闸门加计数器的结构而实现的，图示出了这种计数式直接测频的原理框图。

其中主门闸门具有与门的逻辑功能。

主门闸门的个输入端送入的是频率为的窄脉冲，它是由被测信号经通道放大整形后得到的。

主门闸门的另个输入端送来的是来自门控双稳的闸门时间信号。

因为门控双稳是受时基标准频率信号控制的，所以即准确又稳定。

设计时通过晶体震荡器