基于单片机技术的脉冲频率测量仪的设计
一、 选题的目的和意义： 频率测量是电子测量系统中的一个重要参数，测量精度的高低对于一个控制系统的设计有着密切关系。而单片机具有体积小、功能强等优势在电子领域应用已十分广泛。为此，本文介绍了以AT89C51单片机为核心，充分利用其内部资源，采用计数、测周、同步三种测量方法，实现对一个连续脉冲的频率测量，并通过数码管显示被测脉冲频率，满足了不同电子测量系统对测量精度的要求，其中重点分析了同步测量法。 二、 选题的依据： 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，因此频率测量在科技研究和实际应用中的作用益重要。传统的频率计通采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，产品不但体积较大，运行速度慢，而且测量低频信号时不宜直接使用。因此频率测量方法的优化也越来越受到重视。测量频率的方法有很多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。另外，由于把微型计算机的功能引入到了数字仪表，因此测量的数字化、智能化逐渐成为当前测量技术的发展趋势。数字化处理技术使得测量仪器设备功能完美，但数字处理的实时性受到处理速度的限制，实时测量对电路的处理速度要求越来越高，目前的微控处理芯片发展迅速，出现了诸
如DSP，FPJA等不同领域的应用芯片。将这些芯片应用到频率计制作当中，使频率计的测量精度及速度也得到了很大程度上的提升.其次，为了实现智能化的电子计数测频,实现一个宽领域、高精度的频率计,一种有效的方法是运用单片机测量频率。单片机频率计较以往的频率计有硬件电路少的优点，过许多用硬件实现的功能可以通过单片机的软件程序来实现，因为软件可以降低频率计的成本，往往只需要增减几段代码就可以实现不同的功能，同时也降低了硬件电路设计的难度，减少出错率，通过软件调试的方法还可以提高频率测量的精度。特别是MCS—51系列单片机具有体积小，功能强，性能价格比较高等特点，因此被广泛应用于工业控制和智能化仪器、仪表等领域。本课题设计的频率计以89C52单片机为核心，具有性能优良，精度高，可靠性好等特点。 国内外研究概况： 电子计数器是一种基础测量仪器，到目前为止已有30多年的发展史。早期，设计师们追求的目标主要是扩展测量范围，再加上提高测量精度、稳定度等，这些也是人们衡量电子计算器的技术水平，决定电子计数器价格高低的主要依据。目前这些基本技术日臻完善，成熟。应用现代技术可以轻松地将电子计数器的测频上限扩展到微波频段。由于微电子技术和计算机技术的发展，数字频率计都在不断地进步着，灵敏度不断提高，频率范围不断扩大，功能不断地增加。同时随着科学技术的发展，用户对电子计数器也提出了新的要求。对于低档产品要求使用操作方便，量程（足够）宽，可靠性高，价格低。 当今，单片微型计算机技术迅速发展，由单片机技术开发的计数设备和产品广泛应用到各个领域，单片机技术
产品和设备促进了生产技术水平的提高。单片机以体积小、功能强、可靠性高、性能价格比高等特点，已成为实现工业生产技术进步和智能化测控产品的重要手段。 四、研究内容： 1）了解AT89C51单片机和数字频率计的基本原理. （2）根据AT89C51单片机的基本原理, 设计数字频率计的硬件结构电路。。 五、研究方法、技术路线： 利用单片机实现对某一信号频率的测量，首先需要单片机对被测信号进行脉冲采集，即单片机能准确识别的信号为周期性矩形脉冲信号，前级波形整形电路本文不作介绍。本设计利用单片机的P3.2、P3.4口作为脉冲信号采集端口，通过单片机对采集到的脉冲信号进行运算处理，最终由I/O口驱动数码管，显示出被测信号频率。 六、预期结果： 为验证以上三种方案的可行性，本文结合了Proteus软件进行仿真验证，仿真电路图如图1所示：