1、 目录 摘要 -3 第一章 方案比较及论证 -3 1.1 方案比较 -3 1.2 方案确定 -3 第二章 基本测量原理 -3 2.1 频率、周期测量 -3 2.2 峰峰值测量 -4 第三章 系统设计 -4 3.1.1 信号整形电路 -4 3.1.2 峰峰值测量电路 -5 3.1.3 显示电路 -5 3.1.4 电平转换电路 -5 3.1.5 系统控制电路 -5 3.2.1 系统程序流程 -6 第四章 系统指标测试 -7 4.1 指标测试 -7 4.2 设计与测试使用的仪器 -7 4.3 测试数据 -7 4.4 误差分析及措施 -8 第五章 心得体会 -9 第六章 参考文献 -10摘要 本系统以
2、 AT89S52 单片机为核心设计了一种用于测量频率、周期、峰峰值、有效值的简易信号测量仪，其中还可分辩正弦波与方波，利用单片机的数学运算和控制功能，结合部分中规模数字电路，实现测量中的功能手动切换。各 项实测表明，设计原理正确合理，指标符合设计要求。 一、 方案比较及论证 1、 方案比较 方案一：系统测频部分采用中小规模数字集成电路，对输入信号作分频整形处理后，再与1s 脉宽的标准信号相与，其输出作为计数脉冲，由计数器计数，然后锁存、译码输出到数码管显示。该方案的特点是硬件电路简单， 但工作速度低，精度差，难以达到设计要求，而且不能测量周期与峰峰值 。 方案二：系统采用可编程逻辑器件作为信号
3、处理及系统控制核心，完成包括计数、显示等一系列工作。该方案集成度高，但可编程逻辑器件价格较高，在本题中使用，将导致系统性能价格比降低 。 方案三：系统采用 MCS-51 单片机 AT89S52 作为控制核心， 由于单片机自带计数器 的计数频率上限较低， 输入时钟的频率通常只能是系统时钟频率的几分之一甚至几十分之一 ，因此采用 外部计数器对 输入 信号进行计数，计数值再由单片机读取 ，单片机只完成 运算、控制及显示功能。该方案由于采用单片机技术，使其具有智能化的特点，简化了硬件电路， 提高了测量精度， 同时也能利用软件对测量误差进行补偿，并能方便地对系统进行功能扩展与改进。 2、 方案确定 分析
4、以上三种方案的优缺点，方案三具有更大的优越性、灵活性，因此我们采用方案三作为具 体实施的方案。 二、 基本测量原理 1、 频率、周期测量 频率 的测量 按照频率的定义进行：在某个已知的标准时间间隔 T（如 1s） 内 ，测出被测信号重复的次数 N， f=N/T 就是信号频率。 基本原理框图如图 1 所示 图 1 图中起振电路由晶振提供测量的时间基准，经分频后产生准确的时间间隔 T，作为基准时间去控制计数器。有信号输入时测量电路对信号进行整形，再进入定时器 1 进行计数。若在时间间隔 T 内，计数值为 N，则被测信号的频率 f=N/T。 2.周期测量 测量电路在检测到 有 脉冲的下降沿时打开计数
5、器 计 数 ，再一次检测到下降沿时关闭计数器，所测周期为 fs/NTW ，其中 N 为计数值， fs 为计数器的工作频率。 3.峰峰值测量 测量 正弦信号 峰峰值 的 原理框图如下图所示 峰 峰 值电压采样保持电路由 ADC0809 芯片 构成。 通过 ADC0809 芯片将各时间段的模拟量转化为数字量，然后用软件将其保存，再利用单片机的运算功能找出这一系列数中的最大值和最小值 ， 相减便得到峰峰值。再根据方波和正弦波的差异 分别求出两种波的有效值。 。 三、 系统设计 硬件部分设计 1.信号整形电路 电路原理图如下 被测信号 测量电路 控制电路 显示电路 起振电路 被测信号 峰峰值电压采样保持 对电压进行比较运算 显示
