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【41页】毕业论文_基于单片机的智能电子计数器的设计.doc文档在线阅读 【41页】毕业论文_基于单片机的智能电子计数器的设计.doc文档在线阅读

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《【41页】毕业论文_基于单片机的智能电子计数器的设计.doc文档在线阅读》修改意见稿

1、“.....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......”

2、“.....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......”

3、“.....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......”

4、“.....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......”

5、“.....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......”

6、“.....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......”

7、“.....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......”

8、“.....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采用具有滞回特性电路来减小噪声的影响。在倍率和时标固定时,与测频率相反,测量周期的误差随被测信号的频率升高而增大,此外由于有限的信噪比,使触发误差成为影响测量周期准确度的主要因素。采用多周期测量可以有效的降低触发误差的影响。多周期同步等精度测量的原理无论是直接测频法还是测周期法,都无法保证闸门信号和另信号的首尾实现同步,这就难以保证获得较高的测量精度,其误差在个脉冲之内。由此,当引入多周期同步等精度测量法时,可以较好的解决这个问题。多周期同步等精度测量法的原理是电路需引入个比被测信号频率高若干倍的内部时基信号......”

9、“.....首先由相应的控制电路给出闸门开启信号,此时计数器并不开始计数,而是等到被测信号的上升沿到来时才真正开始计数。然后,两组计数器分别对被测信号和时基信号脉冲计数,当控制电路给出闸门关闭信号,此时计数器并不停止计数,而是等到被测信号的上升沿到来时才真正停止计数。图中为输入信号频率,为时钟脉冲的频率。两个计数器在同闸门时间内分别对和进行计数,计数器的计数值,计数器的计数值为。由于,则被测频率和周期分别为式中,为时钟的周期。图中同步电路触发器的作用在于使计数闸门信号与被测信号同步,实现同步开门,并且开门时间准确地等于被测信号周期的整数倍,故式中的计数没有量化误差。计数器虽然有量化误差,但由于很高,远大于,所以的量化误差的相对值很小,且该误差与被测频率无关,因此在整个测频范围内,多周期同步等精度测量法能够实现等精度的测量。该测试方法需要的除法功能运算......”

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