用8051單片機實現(xiàn)頻率計

1、1用80518051單片機實現(xiàn)頻率計單片機實現(xiàn)頻率計【摘要】：本：本設計設計介紹了用了用8051作為主控制器，用主控制器，用測脈沖個數(shù)的方法以及用脈沖個數(shù)的方法以及用Proteus軟件幫助我件幫助我們開發(fā)實現(xiàn)發(fā)實現(xiàn)頻率計的方法。的方法。【關鍵詞關鍵詞】：AT89S52，Proteus，頻率計１系統(tǒng)設計1.1設計任務和要求本設計的目標是設計并制作一頻率計。主要達到的要求:a測量范圍信號：方波、正弦波；幅度：0.5V～5V；頻率：500Hz

2、～200000Hz..b測量誤差≤0.1%。1.2設計方案1.2.1頻率測量：測量信號頻率的方法大致有兩種，一種是直接測量，即測量其在單位時間內的周期數(shù)；另一種是間接測量，即先測量其周期，再根據(jù)周期算出其頻率。前者適于測高頻信號，若頻率太低，由于存在一個周期的誤差，即臨界采樣周期末的一個周期可能被計入前一個采樣周期，也可能被計入后一個采樣周期，故相對誤差較大；后一種方法要把周期轉換為頻率，需要計算，用一般的電路不易實現(xiàn)，適合用單片機制作

3、。頻率測量方法分類如表1所示。表1—1頻率測量方法頻率測量方法模擬法數(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周期法電容充電式電子計數(shù)式本方案是使用電子計數(shù)法。電子計數(shù)法是根據(jù)頻率定義進行測量的一種方法，它是用電子計數(shù)器顯示單位時間內通過被測信號的周期個數(shù)來實現(xiàn)頻率的測量。利用電子計數(shù)式測量頻率具有精度高、測量范圍寬、顯示醒目直觀、測量迅速，以及便于實現(xiàn)測量過程自動化等一系列優(yōu)點，下面介紹電子計數(shù)式測量頻率的幾種方法

4、：◆脈沖數(shù)定時測頻法(Ｍ法)：此法是記錄在確定時間內待測信號的脈沖個數(shù)，則TcMx待測頻率為：(1—1)顯然，時間為準確值，測量的精度主要取決于計數(shù)的誤差。其特點在于：TcMx測量方法簡單；測量精度與待測信號頻率和門控時間有關，當待測信號頻率較低時，誤差FMTxxc?3選擇10ms0.1s1s10s四種閘門時間同時量程自動切換。緩沖電路是為了讓頻率計采用記憶方式即計數(shù)過程中不顯示數(shù)據(jù)待計數(shù)過程結束后顯示測頻結束并將此顯示結果保持到下一次

5、計數(shù)結果顯示時間不小于1s小數(shù)點位置隨量程自動移動。芯片驅動電路輸出15mA—35mA的峰值電流所以在5V電源下可直接點亮LED。二：系統(tǒng)采用可編程邏輯器件(PLD，如ATV2500)作為信號處理及系統(tǒng)控制核心，完成包括計數(shù)、門控、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，使電路大為簡化，但此題使用PLD則不能充分發(fā)揮其特點及優(yōu)勢，并且測量精度不夠高，導致系統(tǒng)性能價格比降低、系統(tǒng)功能擴展受到限制。三：系統(tǒng)采用MCS

6、—51系列單片機AT89S52作為控制核心，門控信號由AT89S52內部的計數(shù)定時器產(chǎn)生，單位為1s。由于單片機的計數(shù)頻率上限較低(11.0592MhZ晶振時約500kHz)，所以需對高頻被測信號進行硬件欲分頻處理，AT89S52則完成運算、控制及顯示功能。由于使用了單片機，使整個系統(tǒng)具有極為靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進行功能擴展與改進。1.2.2周期測量模塊周期的測量方法有很多，大致有以下幾種。◆直接周期測量法用被測信號經(jīng)放大整形

7、后形成的方波信號直接控制計數(shù)門控電路，使主門開放時間等于信號周期，時標為的脈沖在主門開放時間進入計數(shù)器。設為被測周期，TxTsTx為時標，在期間計數(shù)值為N，可以根據(jù)以下公式來算得被測信號周期：TsTs(1—6)NTTxs?經(jīng)誤差分析表明，被測信號頻率越高，測量誤差越大。采用對多個周期進行計數(shù)取平均值的方法雖可提高精皮?！舾呔群阏`差周期測量方法本方法在測量電路和測量精度上與高精度恒誤差頻率測量完全相同，只是在進行計算時公式不同，用周期T

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