1、 智能化仪器仪表智能化仪器仪表及其应用及其应用课程课程设计设计 设计题目：设计题目：基于单片机的简易频率计设计基于单片机的简易频率计设计 学生姓名：学生姓名： 学院名称：学院名称： 能源动力工程学院能源动力工程学院 专业名称：专业名称： 风风能与动力工程能与动力工程 班级名称：班级名称： 学学 号：号： 指导老师：指导老师： 完成时间：完成时间： 20142014 年年 1 1 月月 1212 日日- -1616 日日 目 录 一、 需求分析 1 二、 方案论证 1 2.1 方案论述 . 1 2.2 功能实现具体过程 . 2 2.2.1 M 法具体过程 2 2.2.2 T 法具体过程 3 三、
2、 器件选择与器件描述 4 3.1 AT89C51 单片机 5 3.2 74LS373 锁存器 7 3.3 74LS139 译码器 8 3.4 LED 数码管 9 四、 硬件电路设计. 10 4.1 控制、计数电路 10 4.2 外部震荡电路的设计 10 4.3 译码显示电路 11 4.4 显频和锁频电路 11 五、 软件流程设计. 12 六、 调试过程论述. 13 七、 结论和总结. 14 设 计 体 会. 15 附录一. 16 附录二. 17 参考文献. 20 一、 需求分析 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
3、更为重要。为了实现智能化的计数 测频，实现一个宽领域、高精度的频率计,一种有效的方法是将单片机用于频率计的 设计当中。用单片机来做控制电路的数字频率计测量频率精度高，测量频率的范围得 到很大的提高。 由于现在实际的运用，在有些行业需要对频率进行定时记录， 但如果频率的波动 频率太快，会使操作人员不易记录，所以我们提出了对显示屏进行人工锁屏，这样既 保证了操作人员记录数据的准确性，又不会影响对实时频率的计算。相信这将对操作 人员有很大的帮助，也有很好的市场前景。 二、 方案论证 2.1 方案论述 此设计方案是基于 AT89C51 单片机为核心控制元件，设计一个简易频率计。因此 对信号发生器输入的
4、频率，单片机可以用两种方法检测（ m ，T ）要求显示单 位时间的脉冲数或一个脉冲的周期。 电子计数式的测频方法主要有以下几种：脉冲数定时测频法(M 法)，脉冲周期测 频法(T 法)，脉冲数倍频测频法(AM 法)，脉冲数分频测频法(AT 法)，脉冲平均周期 测频法(M/T 法)，多周期同步测频法。下面是几种方案的具体方法介绍。 脉冲数定时测频法(M 法)： 此法是记录在确定时间 Tc 内待测信号的脉冲个数 Mx， 则待测频率为： Fx=Mx/ Tc 脉冲周期测频法(T 法)：此法是在待测信号的一个周期 Tx 内，记录标准频率信 号变化次数 Mo。这种方法测出的频率是： Fx=Mo/Tx 脉冲数
5、倍频测频法(AM 法)：此法是为克服 M 法在低频测量时精度不高的缺陷发 展起来的。 通过 A 倍频， 把待测信号频率放大 A 倍， 以提高测量精度。 其待测频率为： Fx=Mx/ATo 脉冲数分频测频法(AT 法)：此法是为了提高 T 法高频测量时的精度形成的。由 于 T 法测量时要求待测信号的周期不能太短， 所以可通过 A 分频使待测信号的周期扩 大 A 倍，所测频率为： Fx=AMo/Tx 脉冲平均周期测频法(M/T 法)：此法是在闸门时间 Tc 内，同时用两个计数器分 别记录待测信号的脉冲数 Mx 和标准信号的脉冲数 Mo。若标准信号的频率为 Fo，则待 测信号频率为： Fx=FoMx/Mo 多周期同步测频法：是由闸门时间 Tc 与同步门控时间 Td 共同控制计数器 计数的一种测量方法，待测信号频率与 M/T 法相同。 以上几种方法各有其优缺点： 脉冲数定时测频法，时间 Tc 为准确值，测量的精度主要取决于计数 Mx 的误差。 其特点在于：测量方法简单，测量精度与待测信号频率和门控时间有关，当待测信号 频率较低时，误差较大。 脉冲周期测频法，此法的特点是低频检测时精度高，但当高频检测时误差较大。 脉冲数倍频测频法，其特点是待测信号脉冲间隔减小，间隔误差降低；精度比 M 法高 A 倍，但控制电路较复杂。 脉冲数分频测频法， 其特点是高频测量精度比 T 法高 A 倍，
