通控制。测频测周期实现令，选择等精度测频，然后在端加正脉冲信号以完成测试电路状态初始化。由预置门控信号将端置高电平，预置门开始定时，此时由被测信号上沿打开计数器进行计数，同时使标准频率信号进入计数器。预置门定时结束信号把端置为低电平由单片机来完成，在被测信号下个脉冲上沿到来时，停止计数，同时关断对计数。计数结束后，端将输出低电平来指示测量计数结束，单位功能可配置触发器。单片机软件采用汇编语言编写，各种功能块用语言描述实现。测频仪器性能也各不相同。该测频仪将高速高可靠性单片机灵活控制功能和等精度测频原理较高测量精度相结合，具有速度快功能全精度高等特点。第二章测量原理及其性能指标第二章测量原理及其性能指标测量原理传统测频原理是在定时间间隔内测个周期信号重复变化次数，其频率可表示为，其原理框图见图。这种测量方式精度随被测信号频率变化而变化。图传统测频原理框图该课题测频原理电路图如图所示图等精度测频原理图脉冲形成电路闸门电路计数译码器门控电路时基信号发生器标准频率信号预置门控信号被测信号清零信号第二章测量原理及其性能指标当方波预置门控信号由低变为高电平时，经整形后被测信号上升沿启动触发器，由触发器端同时启动可控计数器和同时计数，当预置门为低电平时，随后而至被测信号使可控计数器同时关闭。设为整形后被测信号，为基准频率信号，若在次预置门高电平脉宽时间内被测信号计数值为，基准频率计数值为，则有系统设计指标基于传统测频原理频率计测量精度将随被测信号频率改变而改变，在实用中有较大局限性，而等精度频率计不但具有较高测量精度，而且在整个测频区域内保持恒定测试精度。本系统设计基本指标如下对于频率测试功能，测频范围为对于测频精度为。对于周期测试功能，信号测试范围与精度要求与测频功能相同。对于脉宽测试功能，测试范围为,测试精度为。对于占空比测试功能，测试精度为。第三章硬件电路设计第三章硬件电路设计系统顶层电路设计等精度数字频率计涉及到计算包括加减乘除，耗用资源比较大，用般中小规模芯片难以实现。因此，我们选择单片机和结合来实现。电路系统原理框图如图所示，其中单片机完成整个测量电路测试控制数据处理和显示输出完成各种测试功能键盘控制命令通过片并入串出移位寄存器读入单片机，实现测频测脉宽及测占空比等功能，单片机从读回计数数据并进行运算，向显示电路输出测量结果显示器电路采用七段静态显示，由个芯片分别驱动数码管。图系统顶层框图电源部分显示电路键盘输入时钟电路单片机芯片标准频率被测信号整形电路自校输入第三章硬件电路设计系统功能实现布局如下口和口是单片机与数据传送通信口。口为双向控制口。口为串行显示控制口以及用于键盘扫描，实现各测试功能转换。系统设置个功能键占空比脉宽周期频率和复位。显示电路由个数码管组成个数码管组成测量数据显示器。测频标准频率信号由晶体振荡源电路提供。待测信号经放大整形后输入。测频模块工作原理及设计结构与功能介绍可编程逻辑器件是世纪年代发展起来种新型逻辑器件，它是大规模集成电路技术飞速发展与计算机辅助设计计算机辅助生产和计算机辅助测试相结合种产物，是现代数字电子系统向超高集成度超低功耗超小封装和专用化方向发展重要基础。它应用和发展不仅简化了电路设计，降低了成本，提高了系统可靠性和保密性，而且给数字系统设计方法带来了革命性变化。该测频系统选用器件是公司所生产系列中。图是结构框图，其中逻辑阵列块由个宏单元阵列组成，多个逻辑阵列块通过可编程互连阵列互相连按宏单元由逻辑阵列乘积项选择阵列和可编程寄存器等个功能模块组成可编程互连阵列是种可编程全局总线，连接着器件中任何信号起源和信号目地，使信号可以通过整个器件，且消除了信号之间时间偏移，有固定第三章硬件电路设计延时，使时间性能容易预测控制块允许每个管脚可以被单独配置为输入输出双向管脚，且所有引脚都有个三态缓冲器。图结构框图测频专用模块逻辑设计利用设计测频模块逻辑结构如图所示其中有关接口信号规定如下时等精度测频时测脉宽。第三章硬件电路设计当时系统全清零功能当时上跳沿将启动，进行脉宽测试计数。脉宽计数结束状态信号，计数结束。自校测频选择，测频自校。图测频专用模块框图当时，作为预置门闸，门宽可通过键盘由单片机控制，时预置门开当时，有第二功能，此时，当时测负脉宽，当时测正脉宽。利用此功能可分别获得脉宽和占空比数据。等精度测频计数结束状态信号，时计数第三章硬件电路设计结束。计数值读出选通控制。测频测周期实现令，选择等精度测频，然后在端加正脉冲信号以完成测试电路状态初始化。由预置门控信号将端置高电平，预置门开始定时，此时由被测信号上沿打开计数器进行计数，同时使标准频率信号进入计数器。预置门定时结束信号把端置为低电平由单片机来完成，在被测信号下个脉冲上沿到来时，停止计数，同时关断对计数。计数结束后，端将输出低电平来指示测量计数结束，单电路调试测频专用电路调试使用，计算机，实验开发系统等软件和设备，对测控电路进行程序调试，有关仿真以及编程下载，硬件测试等。系统联合调试在各个单元电路调试好后即可进行系统联调。系统硬件验证系统联合调试成功后，可将单片机程序通过编程器固化到单片机中并插入实验开发系统中单片机插座上，将设计经过综合适配后网表对进行编程下载，输入相关信号，并进行有关性能指标测试，直到满足系统设计要求为止。实验测试数据如表格所示。其中被测频率计数值和标准频率计数值是直接从内存单元中取得十六进制数，测试频率为经过转换后最终显示到上被测频率频率值。第五章实验测试及误差分析表实验测试数据被测频率标准频率闸门时间被测频率计数值标准频率计数值测试频率系统误差分析误差分析需要强调是，由于实验设备有限，表格中所取被测参考频率均取自天煌单片机开发系统和实验开发系统上所输出频率，故所有被测频率都只能作为参考，它们精度无法保证，所以，这里进行误差分析时，被测参考频率误差首先将作为其中个因数其二，在本系统中，我们采用片显示，虽然采用浮点显示，但也只能显示位数据，而实际运算结果多于位，故实际所显示结果只能保证位有效数字，这个将成为第五章实验测试及误差分析引起误差第二个原因其三，前面精度分析所计算相对误差不超过，根据表格中数据可知，此误差比较小其四，在实际测量中，被测信号有时不定能达到仿真时效果，在闸门打开时候，由于内部各逻辑单元延时不致性，从而不能使标准信号和被测信号同时计数，也会导致误差。结论结论测频系统经过软硬件设计，经过实验仿真分析及验证，各项功能达到了预定指标。在开发过程中，综合运用了等开发软件，软件编程时使用了及汇编语言，在论文写作及作图时还用到了,画图等工具。测频系统特点是克服了传统测频法或测周法不足，能在频率范围内变化，都有比较高测量精度。具有以下突出特点在系统总体设计方面，充分利用单片机和各自优势，将测控信号配给，既可满足频测对速度方面要求和多口要求，同时利用单片机机具有良好人机接口和控制运算功能，可以较简单地实现键盘和显示控数据处理运算。在频率测量方面，由于采用了等精度测频法，使该系统具有以下特点相对误差与被测频率高低无关增大或可以增大，减少测量误差和测量精度测量精度与预置门宽度和标准频率有关，与被测信号频率无关，被测信号和常规测频闸门时间相同而被测信号频率不同情况下，等精度测量法度不变。在显示方面，首先采用串行动态显示，节约了口，简化了驱动电路设计，系统扩展由于时间和实验条件所限，本系统只是作了在实验箱上测试，在硬件电路实现方面还存在着些不足，需要进步完善和提高。设计并制作系统工作外围电路系统用方波信号源直流工作电源。系统联合调试成功后，可将单片机程序通过编程器固化到单片机中，将编程通过综合适配后网表对进行编程下载，将整个系统外围电路设计制作成印刷电路板。参考文献参考文献江力单片机原理与应用技术清华大学出版社谭会生，张昌凡技术及应用西安电子科技大学出版社潘松黄继业技术与清华大学出版社杨志忠著数字电子技术高等教育出版社孙江宏等编电路设计与应用机械工业出版社赵世强等编电子电路技术西安电子科技大学出版社肖景和著数字集成电路应用精粹人民邮电出版社宋万杰，罗平技术及其应用西安电子科技大学出版社吴金戌等著单片机实践与应用清华大学出版社甘历应用与开发实践科学出版社李忠波袁宏等著电子设计与仿真计数机械工业出版社徐大诚等微型计算机控制技术及应用北京高等教育出版社,致谢致谢在我学位论文即将结束之际，我想对在我大学四年学习中曾给予我关心和帮助老师和同学们表示衷心感谢。首先是我导师张娟老师，张老师孜孜以求求学精神和严谨求实科研作风，使我不仅在学术上有了长足进步，而且在人生观上也产生了极大影响，为我今后做人办事树立了良好榜样。在整个毕业设计过程中，张老师从软硬件方面都给我提出了很多宝贵意见，才使我设计工作能得以顺利进行。其次，电子信息工程系各位同学在学习上都给了我莫大帮助，在此并表示感谢。我将会在今后学习和工作中倍加努力，以回报母校和各位老师厚爱。位功能可配置触发器。单片机软件采用汇编语言编写，各种功能块用语言描述实现。测频仪器性能也各不相同。该测频仪将高速高可靠性单片机灵活控制功能和等精度测频原理较高测量精度相结合，具有速度快功能全精度高等特点。第二章测量原理及其性能指标第二章测量原理及其性能指标测量原理传统测频原理是在定时间间隔内测个周期信号重复变化次数，其频率可表示为，其原理框图见图。这种测量方式精度随被测信号频率变化而变化。图传统测频原理框图该课题测频原理电路图如图所示图等精度测频原理图脉冲形成电路闸门电路计数译码器门控电路时基信号发生器标准频率信号预置门控信号被测信号清零信号第二章测量原理及其性能指标当方波预置门控信号由低变为高电平时，经整形后被测信号上升沿启动触发器，由触发器端同时启动可控山东理工大学毕业设计论文题目基于频率计设计学院电气与电子工程学院专业电子信息工程学生姓名徐伯温指导教师张娟毕业设计论文时间二ОО年月日月日共周摘要摘要本文主要论述了利用进行测频计数，单片机实施控制实现多功能频率计设计过程。该频率计利用等精度设计方法，克服了基于传统测频原理频率计测量精度随被测信号频率下降而降低缺点。等精度测量方法不但具有较高测量精度，而且在整个频率区域保持恒定测试精度。该频率计利用来实现频率周期脉宽和占空比测量计数。利用单片机完成整个测量电路测试控制数据处理和显示输出。并详细论述了硬件电路组成和单片机软件控制流程。其中硬件电路包括键控制模块显示模块输入信号整形模块以及单片机和主控模块。本文详细论述了系统自上而下设计方法及各部分硬件电路组成及单片机软件编程设计。使用以实验开发系统为主实验环境下进行了仿真和验证，达到了较高测量精度。关键词频率计，技术单片机目录目录摘要目录第章引言第二章测量原理及其性能指标测量原理系统设计指标第三章硬件电路设计系统顶层电路设计测频模块工作原理及设计结构与功能介绍测频专用模块