用8051單片機(jī)實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)

1、1用80518051單片機(jī)實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)【摘要】：本：本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)介紹了用了用8051作為主控制器，用主控制器，用測(cè)脈沖個(gè)數(shù)的方法以及用脈沖個(gè)數(shù)的方法以及用Proteus軟件幫助我件幫助我們開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)發(fā)實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)的方法。的方法?！娟P(guān)鍵詞關(guān)鍵詞】：AT89S52，Proteus，頻率計(jì)１系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)和要求本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)并制作一頻率計(jì)。主要達(dá)到的要求:a測(cè)量范圍信號(hào)：方波、正弦波；幅度：0.5V～5V；頻率：500Hz

2、～200000Hz..b測(cè)量誤差≤0.1%。1.2設(shè)計(jì)方案1.2.1頻率測(cè)量：測(cè)量信號(hào)頻率的方法大致有兩種，一種是直接測(cè)量，即測(cè)量其在單位時(shí)間內(nèi)的周期數(shù)；另一種是間接測(cè)量，即先測(cè)量其周期，再根據(jù)周期算出其頻率。前者適于測(cè)高頻信號(hào)，若頻率太低，由于存在一個(gè)周期的誤差，即臨界采樣周期末的一個(gè)周期可能被計(jì)入前一個(gè)采樣周期，也可能被計(jì)入后一個(gè)采樣周期，故相對(duì)誤差較大；后一種方法要把周期轉(zhuǎn)換為頻率，需要計(jì)算，用一般的電路不易實(shí)現(xiàn)，適合用單片機(jī)制作

3、。頻率測(cè)量方法分類(lèi)如表1所示。表1—1頻率測(cè)量方法頻率測(cè)量方法模擬法數(shù)字法直讀法比較法差頻法示波法拍頻法電橋法諧振法李莎育圖形法測(cè)周期法電容充電式電子計(jì)數(shù)式本方案是使用電子計(jì)數(shù)法。電子計(jì)數(shù)法是根據(jù)頻率定義進(jìn)行測(cè)量的一種方法，它是用電子計(jì)數(shù)器顯示單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)被測(cè)信號(hào)的周期個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量。利用電子計(jì)數(shù)式測(cè)量頻率具有精度高、測(cè)量范圍寬、顯示醒目直觀(guān)、測(cè)量迅速，以及便于實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，下面介紹電子計(jì)數(shù)式測(cè)量頻率的幾種方法

4、：◆脈沖數(shù)定時(shí)測(cè)頻法(Ｍ法)：此法是記錄在確定時(shí)間內(nèi)待測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)，則TcMx待測(cè)頻率為：(1—1)顯然，時(shí)間為準(zhǔn)確值，測(cè)量的精度主要取決于計(jì)數(shù)的誤差。其特點(diǎn)在于：TcMx測(cè)量方法簡(jiǎn)單；測(cè)量精度與待測(cè)信號(hào)頻率和門(mén)控時(shí)間有關(guān)，當(dāng)待測(cè)信號(hào)頻率較低時(shí)，誤差FMTxxc?3選擇10ms0.1s1s10s四種閘門(mén)時(shí)間同時(shí)量程自動(dòng)切換。緩沖電路是為了讓頻率計(jì)采用記憶方式即計(jì)數(shù)過(guò)程中不顯示數(shù)據(jù)待計(jì)數(shù)過(guò)程結(jié)束后顯示測(cè)頻結(jié)束并將此顯示結(jié)果保持到下一次

5、計(jì)數(shù)結(jié)果顯示時(shí)間不小于1s小數(shù)點(diǎn)位置隨量程自動(dòng)移動(dòng)。芯片驅(qū)動(dòng)電路輸出15mA—35mA的峰值電流所以在5V電源下可直接點(diǎn)亮LED。二：系統(tǒng)采用可編程邏輯器件(PLD，如ATV2500)作為信號(hào)處理及系統(tǒng)控制核心，完成包括計(jì)數(shù)、門(mén)控、顯示等一系列工作。該方案利用了PLD的可編程和大規(guī)模集成的特點(diǎn)，使電路大為簡(jiǎn)化，但此題使用PLD則不能充分發(fā)揮其特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，并且測(cè)量精度不夠高，導(dǎo)致系統(tǒng)性能價(jià)格比降低、系統(tǒng)功能擴(kuò)展受到限制。三：系統(tǒng)采用MCS

6、—51系列單片機(jī)AT89S52作為控制核心，門(mén)控信號(hào)由AT89S52內(nèi)部的計(jì)數(shù)定時(shí)器產(chǎn)生，單位為1s。由于單片機(jī)的計(jì)數(shù)頻率上限較低(11.0592MhZ晶振時(shí)約500kHz)，所以需對(duì)高頻被測(cè)信號(hào)進(jìn)行硬件欲分頻處理，AT89S52則完成運(yùn)算、控制及顯示功能。由于使用了單片機(jī)，使整個(gè)系統(tǒng)具有極為靈活的可編程性，能方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展與改進(jìn)。1.2.2周期測(cè)量模塊周期的測(cè)量方法有很多，大致有以下幾種?！糁苯又芷跍y(cè)量法用被測(cè)信號(hào)經(jīng)放大整形

7、后形成的方波信號(hào)直接控制計(jì)數(shù)門(mén)控電路，使主門(mén)開(kāi)放時(shí)間等于信號(hào)周期，時(shí)標(biāo)為的脈沖在主門(mén)開(kāi)放時(shí)間進(jìn)入計(jì)數(shù)器。設(shè)為被測(cè)周期，TxTsTx為時(shí)標(biāo)，在期間計(jì)數(shù)值為N，可以根據(jù)以下公式來(lái)算得被測(cè)信號(hào)周期：TsTs(1—6)NTTxs?經(jīng)誤差分析表明，被測(cè)信號(hào)頻率越高，測(cè)量誤差越大。采用對(duì)多個(gè)周期進(jìn)行計(jì)數(shù)取平均值的方法雖可提高精皮?！舾呔群阏`差周期測(cè)量方法本方法在測(cè)量電路和測(cè)量精度上與高精度恒誤差頻率測(cè)量完全相同，只是在進(jìn)行計(jì)算時(shí)公式不同，用周期T

8、代換高精度恒誤差頻率測(cè)量公式中的頻率因數(shù)即可。計(jì)算公式為(1—7)NNTTxssx?A式中，被測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)值為，標(biāo)推頻率信號(hào)計(jì)數(shù)值為為被測(cè)信號(hào)周期的測(cè)量值。NxNsTx從降低電路的復(fù)雜度及提高精度上考慮、顯然方法(2)遠(yuǎn)好于方法(1)，方法(2)的測(cè)量電路完全可以使用高精度恒誤差頻率測(cè)量電路。1.2.4脈沖寬度測(cè)量在進(jìn)行脈沖寬度的測(cè)量時(shí)，首先經(jīng)信號(hào)處理電路進(jìn)行處理，限制只有信號(hào)的50％幅度及其以上部分才能輸入數(shù)字測(cè)量部分。脈沖邊沿被處理得