求一简易数字单片机频率计计设计，要完整的

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2011-10-11 13:29 标签： 单片机频率计
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简易数字频率计设计方案
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频率测量用途非常广泛，高精度、宽量程的数字频率计因而成为重要的测量仪器。简易采用多周期测量原理，即用标准频率信号填充整数个周期的被测信号，从而消除了被测信号+1的计数误差，其测量精度仅与门控时间和标准频率有关，克服传统的直接测频或者直接测周法均不能全面满足高精度要求的缺陷。
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简易数字频率计的设计
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&&简​易​数​字​频​率​计​的​课​程​设​计
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简易数字频率计设计
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简易数字频率计设计
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简易数显频率计的设计
2012年第8期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　摘　要：设计采用计数器74LS160、74LS161集成运算放大器、555定时器、无源晶振和共阳极数码管为主要硬件，分析了数字频率计的proteus、multisim软件仿真电路的设计，最后用PROTEL软件完成印刷电路板的设计制作。设计的频率计可以测量50Hz～99.999kHz的中低频正弦波、三角波和方波频率测量误差小于1%。中国论文网 /1/view-3654631.htm　　关键词：频率计　中低频测量　软件仿真　　中图分类号：TM935　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：（4-02　　1 概述　　在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案，测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。本设计采用直接测评法，由时基电路产生一秒闸门时间，并在闸门内完成对信号频率的计数。　　2 方案选择　　利用电子计数器测量具有准确度高、显示醒目直观、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等一系列突出优点。因此我们选择电子计数法作为设计方向。在此基础上我们直接使用使用十进制计数器74LS160完成对脉冲的计数，同时利用晶振电路产生一秒的高电平，运用门电路及单稳控制计数器在一秒高电平中完成计数。最后使用锁存器计数所得数值并输送给译码显示电路。　　时间基准T=1S　　数字频率计由可控的计数锁存电路、译码显示电路、石英晶体振荡器及多级分频电路、带衰减的放大整形电路和闸门电路等4个基本单元电路组成。　　由晶体振荡器及多级分频电路得到具有固定宽度T的方波脉冲做门控信号，时间基准称为闸门时间T。宽度为T的方波脉冲控制闸门的一个输入端。被控信号频率为Fx，它的周期为Tx，该信号经放大整形后变成序列窄脉冲，送到闸门另一输入端。当门控信号到来后，闸门开启，周期为Tx的信号脉冲和宽度为T的门控信号相“与”通过闸门，从闸门输出端输出的脉冲信号送到计数器，计数器开始计数，直到门控信号结束，闸门关闭。　　单稳态的暂态送入锁存器的使能端，锁存器将计数结果锁存，通过译码器送入七段数码管显示。　　3.1 时间基准T=1S产生电路　　测量频率是按照频率的定义进行的，若T=1s，计数器显示数字Ｎ，则Fx＝N。若取T=0.1s，通过闸门的脉冲个数为N1时，则Fx＝N1/0.1=10N1。由此可见闸门时间决定量程，T的大小可以通过分频器选择，选择大一些，测量准确度就高一些。根据被测频率选择闸门时间，闸门时间为1s，被测信号频率通过计数锁存可以直接从计数显示器上读出。　　这部分的作用就是提供准确的计数时间T，它由高稳度的石英晶体振荡器，分频整形电路组成。　　3.2 计数脉冲形成电路　　这部分电路的作用是将被测的周期信号转换为可计数的窄脉冲，它一般由放大整形电路和主门（与门）电路组成。被测输入周期信号（频率为Fx，周期为Tx）经放大整形的周期为Tx的窄脉冲，送至与门的一个输入端。主门的另一个控制端输入的是时间基准产生的闸门脉冲。在闸门脉冲开启主门期间，周期为Tx的窄脉冲才能经过主门，在主门的输出端产生输出。在闸门脉冲关闭主门期间，周期为Tx的窄脉冲不能经过主门，在主门的输出端产生输出。　　整形放大电路由集成运算放大器LM358、斯密特触发器74LS14N等元件组成，对输入的三角波、正弦波、方波信号进行整形，使其转化为0-5V的方波信号，以便进行计数采样。　　3.3 计数显示电路　　这部分电路的作用简单的说，就是计数被测周期信号在闸门宽度T的时间内重复的次数，显示被测信号的频率。它由计数器、锁存器、译码器、单稳态触发器和显示器组成。其中计数器按十进制计数。如果在系统中不接锁存器，则显示器上数字就会随计数器的状态不停地变化，只有在计数器停止计数时，显示器上的显示数字才能稳定，所以，在计数器后边必须接锁存器。锁存器的工作是受单稳态触发器控制的。单稳的上升沿作为锁存器的锁存脉冲。　　锁存器在锁存脉冲作用下，将门控信号周期T内的计数　　结果存储起来，并隔离计数器对译码显示的作用，同时把所存出的状态送入译码器译码，在显示器上得到稳定的计数显示。　　为了使计数器稳定准确的工作，利用开关的开启闭合产生清零脉冲，使所有的计数器74LS160清零，为下次测量做好准备。　　3.4 稳压电源设计　　我们采用DC-DC转化芯片IE—1205s直接由+12v输入，得到系统所的全部电+5，-5V。在+12V的输入上我们采用开关电源供电，电压稳定。　　4 理论误差分析　　4.1 计数器计数误差(?·误差)　　测频时，主门的开启时刻与计数脉冲之间的时间关系是不相关的，也就是说它们在时间轴上的相对位置是随机的。这样，即便在相同的主门开启时间T 内，计数器所得的数却不一定相同，造成多计一个数或者少计一个数。?%=N的取值只有三个值，即?%=N=0，1，-1。所以，脉冲计数的最大相对误差为　　式中，fx为被测信号频率，T为闸门时间。　　4.2 闸门时间误差（时基误差）　　闸门时间不准，造成主门启闭时间或长或短，产生测频误差。闸门时间T是由晶振信号分频而得。设晶振频率为fc（周期为Tc)，分频系数为K，所以有闸门时间T：　　由误差合成原理可知，闸门时间相对误差为：　　上式表明：闸门时间相对误差在数字上等于晶振频率的相对误差，所以也称为时基误差。　　4.3 计数测频总误差　　有误差合成原理可得计数总误差最大为：　　由于晶振相对量化误差很小，所以忽略不计。将测量下限fc=50Hz代入上式，可得最大频率测量误差约为2%。　　参考文献：　　[1]　康华光.电子技术基础(数字部分)[M].北京:高等教育出版社,2005.　　[2]　李希文,等.电子测量技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2009.
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