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《【畢業(yè)論文】電子信息工程專業(yè)基于單片機(jī)的高精度測(cè)頻儀》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、基于單片機(jī)的高精度測(cè)頻儀姓名：XX專業(yè)：電子信息工程學(xué)號(hào)：1111111摘要：本論文采用MCS—51單片機(jī)設(shè)計(jì)測(cè)頻儀，采用單片機(jī)與頻率測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，利用多周期同步測(cè)量法測(cè)量信號(hào)的頻率，多周期同步測(cè)量頻率方法具有精確度高、測(cè)量迅速，容易實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，而單片機(jī)內(nèi)部具有定時(shí)/計(jì)數(shù)器和高穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)頻率源等硬件資源以及靈活的軟件運(yùn)算和控制功能,能十分方便地對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),并且可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制及數(shù)據(jù)運(yùn)算?？朔送ㄓ妙l率計(jì)由于±1MSB誤差在高低頻段測(cè)量精度不等的缺陷,實(shí)現(xiàn)了高低頻率的等精度測(cè)量。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)頻率多周期同步法測(cè)頻法引言隨著科技的高速
2、發(fā)展，人們將許多參數(shù)的測(cè)量都轉(zhuǎn)化為頻率來(lái)測(cè)量和處理，在電子測(cè)量中，頻率的測(cè)量精確度是最高的，利用單片機(jī)測(cè)量頻率具有精確度高、測(cè)量迅速、使用方便、容易實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化等一系列突出優(yōu)點(diǎn)，已成為目前頻率測(cè)量的主要方法。由于單片機(jī)內(nèi)部含有穩(wěn)定度較高的標(biāo)準(zhǔn)頻率源、定時(shí)/計(jì)數(shù)器等硬件，能非常方便的對(duì)外部信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且可以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的邏輯控制及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)運(yùn)算等。多周期同步測(cè)量頻率方法具有精度高、測(cè)量迅速、容易實(shí)現(xiàn)過(guò)程自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，已成為目前頻率測(cè)量的重要方法。而單片機(jī)內(nèi)部具有定時(shí)/計(jì)數(shù)器和高穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)頻率源等硬件資源以及靈活的軟件運(yùn)算和控制功能,能十分
3、方便地對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),并且可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制及數(shù)據(jù)運(yùn)算?？朔送ㄓ妙l率計(jì)由于±1MSB誤差在高低頻段測(cè)量精度不等的缺陷,實(shí)現(xiàn)了高低頻率的等精度測(cè)量。頻率的測(cè)量有多種方法，周期法適用于低頻信號(hào)，測(cè)頻法適用于高頻信號(hào)，多周期同步測(cè)量法適用于中頻信號(hào)，不同的方法需要設(shè)計(jì)出不同的測(cè)量系統(tǒng)，由于我們不知道一個(gè)頻率的范圍到底是多少，所以實(shí)際測(cè)量時(shí)會(huì)很麻煩，不能直接測(cè)量，鑒于傳統(tǒng)的測(cè)頻法都存在著不少如測(cè)量誤差大、量程不寬、使用不便等問(wèn)題，我研制了一種高精度測(cè)頻儀系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用多周期同步法與測(cè)頻法相結(jié)合的測(cè)頻方法，此方法能迅速測(cè)量出各種頻率、精確度高、誤差小、量程寬、直接測(cè)
4、量。本文設(shè)計(jì)的測(cè)頻儀就是基于上述的設(shè)計(jì)思路。設(shè)計(jì)原理基于單片機(jī)的頻率測(cè)量?jī)x,通常是通過(guò)判斷周期基于單片機(jī)的頻率測(cè)量?jī)x,通常是通過(guò)判斷周期統(tǒng)主要由3大部分組成:波形轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)電路、LCD1602顯示電路,如圖1所示頻率測(cè)量?jī)x要實(shí)現(xiàn)對(duì)任意波形信號(hào)如正弦信號(hào)、尖脈沖信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,必須要將輸入信號(hào)變換成周期性的矩形脈沖信號(hào),可以采用如555電路等來(lái)實(shí)現(xiàn).轉(zhuǎn)換后的矩形脈沖送給單片機(jī),單片機(jī)在程序代碼的驅(qū)動(dòng)下,通過(guò)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器功能模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣,提取頻率的相關(guān)信息,經(jīng)運(yùn)算處理后轉(zhuǎn)變?yōu)樵盘?hào)的二進(jìn)制頻率數(shù)值.由于直接顯示二進(jìn)制數(shù)并不直觀,為了方便讀取,還需要將二進(jìn)
5、制的數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的十進(jìn)制壓縮BCD碼,再輸出給字符型液晶顯示器LCD1602顯示出來(lái)。測(cè)量原理和方法信號(hào)預(yù)處理單片機(jī)是數(shù)字信號(hào)處理工具。輸入單片機(jī)的信號(hào)必需是離散的數(shù)字信號(hào)或者是脈沖信號(hào)。因此檢測(cè)來(lái)的正弦信號(hào)必需經(jīng)過(guò)預(yù)處理變?yōu)閱纹瑱C(jī)能接受的,且是采集簡(jiǎn)便,計(jì)算工作量較少的信號(hào)。首先將信號(hào)通過(guò)濾波器濾去高頻干擾和低頻漂移信號(hào),同時(shí)也進(jìn)行線性放大,使之變?yōu)橐徊ㄐ握?guī)幅值適當(dāng)?shù)恼倚盘?hào),然后經(jīng)過(guò)零比較器變?yōu)榉讲ㄐ盘?hào)進(jìn)入單片機(jī)。原理交變信號(hào)或脈沖信號(hào)的頻率是指在單位時(shí)間內(nèi)由信號(hào)所產(chǎn)生的交變次數(shù)或脈沖個(gè)數(shù)，即fx=n/t。可以看出,測(cè)量fx必將N或t兩個(gè)量之一作為閘門或基
6、準(zhǔn),對(duì)另一個(gè)量進(jìn)行測(cè)量。在一般的數(shù)字電路中,對(duì)fx的測(cè)量是由電路提供標(biāo)準(zhǔn)閘門信號(hào)即t=Tc,Tc通常為1s或它的十倍百倍等,然后對(duì)Tc內(nèi)的被測(cè)信號(hào)變化的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù),得到Nx,即可得到fx=Nx/Tc。對(duì)于低頻信號(hào),數(shù)字電路中采用的是測(cè)周法,即Tx=1/fx=t/N,由電路提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào)Tc,將被測(cè)信號(hào)的周期作為閘門時(shí)間,將測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)Tx=nx/Tc。在數(shù)字電路中,標(biāo)準(zhǔn)閘門信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào)由專門的電路提供。利用MCS-51系列單片機(jī)運(yùn)用上述測(cè)量原理,標(biāo)準(zhǔn)閘門信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào)可由單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器提供,只需采用簡(jiǎn)單的程序控制就可以測(cè)
7、得信號(hào)的頻率fx或周期Tx。頻率測(cè)量方法頻率測(cè)量方法適用于高頻信號(hào)。充分利用單片機(jī)內(nèi)的兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。一個(gè)作為定時(shí)器,給出標(biāo)準(zhǔn)閘門信號(hào)Tc；另一個(gè)作為計(jì)數(shù)器,對(duì)fx的變化次數(shù)直接進(jìn)行計(jì)得Nx,則fx=Nx/Tc。測(cè)量時(shí)將MCS-51單片機(jī)內(nèi)的兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器分別定義：T0為計(jì)數(shù)器，T1為定時(shí)器，均采用方式控制TMOD為51H。如果單片機(jī)晶振采用1.2MHz,則其機(jī)器周期為16位定時(shí)器的最長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間只可為655.36ms，先將定時(shí)器初值設(shè)為#3CB0H。計(jì)數(shù)器T0對(duì)信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)，其初始值清為#0000H。當(dāng)定時(shí)器T1開(kāi)始定時(shí)計(jì)數(shù)器的同時(shí)，打開(kāi)計(jì)數(shù)器T0對(duì)外部
8、脈沖計(jì)數(shù)；當(dāng)T1=500
