开题报告-等精度频率计的设计.doc

二一四届毕业设计开 题 报 告学 院： 信息工程学院 专 业： 电子信息工程 姓 名： 学 号： 2403100108 指导教师： 完成时间： 2014年4月15日 长安大学毕业设计开题报告表课题名称等精度频率计的设计课题来源学生姓名课题的意义：测量是人类认识、改造世界的重要手段，在各个历史时期，测量水平的高低可以反映出一个国家科学技术发展的状况。尤其在当今信息时代，通信技术日新月异，对频率准确测量已成为通讯的基本条件之一。在电子领域中，频率是最基本的参数之一。在检测技术，常常将一些非电量或其供电参量转换成频率进行测量。另外，在现代信息传输和处理中，在电磁波频谱资源利用技术中，对频率源的稳定度和准确度提出了越来越高的要求，也大大促进了时间频率测量技术的发展。因此本设计在提高频率测量的精度的同时，分析传统频率测量方法的测量误差之后，介绍了等精度测量原理，及利用等精度原理进行的频率计的硬件、软件设计。国内外发展状况：频率测量所能达到的精度，主要取决于作为标准器使用的频率源的精度和所使用的测量设备和测量方法。目前，国内外使用测频的方法有很多，如直接测频法、内插法、游标法、时间一电压变化法、多周期同步法、频率倍增法、频差倍增法以及相位比较法等。直接测频的方法较简单，但精度不高。内插法和游标法都是采用模拟的方法，虽然精度提高了，但线路设计却很复杂。时间一电压变化法是利用电容的充放电时间进行测量，由于经过A/D转换，速度较慢，且抗千扰能力较弱.多周期同步法（等精度测频法）是精度较高的一种。频率计是用来测量信号频率或周期的仪器，在工程领域有广泛的应用。到目前为止已有30多年的发展史。作为一种频率测量仪器，一直以来，人们对频率计的特性主要有如下需求：（1）足够宽的频率测量范围； （2） 高精度和高分辨率。按传统的频率测量原理设计的频率计其在测量中有许多不足，而采用等精度测量原理设计的频率计可以对频率进行等精度测量，具体比较为： （1）传统的频率测量是在累加计数电路中增加一组能产生“单位时间”信号的电路，并用这一信号控制闸门的开闭来实现的。这个“单位时间”称其为闸门时间Tg，测得的频率fx是在闸门时间Tg 内通过的脉冲数N与 Tg之比，即fx=N/Tg 。由于频率计工作时，计数脉冲都经过闸门送入计数器，一般情况下，闸门的开与闭和计数脉冲的送人在时间关系上是随机的。这样在相同的闸门时间内，计数器对同样的脉冲串计数时，得到的脉冲个数可能不相同，产生的误差的极限范围为1个字。因此，N的误差和Tg的误差都会引入测频误差。（2）等精度频率测量法又称多周期同步测频法，是将标准频率信号和待测信号分别输入到两个计数器，由同步门控制进行同步计数。测量时先由单片机预置闸门时间Tg, 当闸门开启信号来到时, 计数器并不立即计数,而是等到被测信号的触发沿到来,当内部预置闸门时间到,两个计数器并不立即停止计数, 而是等到被测信号下一个同相位触发沿到来才关闭同步门并停止计数。这样相对误差与被测频率无关，增大闸门可以提高测量精度，标准频率对误差的影响很小。在同一闸门时间内达到等精度测量。本课题的研究内容：该设计的内容等精度频率计的设计，主要包括以下几方面的内容：1等精度测量原理 2等精度频率计的实现方案选择及论证3等精度频率计的硬件设计4等精度频率计的软件设计5误差分析方法手段及目标 此设计时以AT89C51为核心，将其内部定时器/计数器T0、T1设置为T0定时器对基准频率计数，T1计数器，对被测频率计数，两者均工作与门控方式，、受D触发器Q端控制。闸门信号由AT89C51内部定时器T0产生，并经AT89C51的P1.7口输出到D触发器的D端。测频时置位P1.7，预置门打开，在被测信号的第一个上升沿到来时D触发器Q端置1，同步门打开，T0、T1开始分别对基准频率和被测频率计数。当T0计数值等于预置门时间时复位P1.7，关预置门，在其后的被测信号上升沿到来时Q端复位，同步门关闭。在同步门内的计数值分别为N0、N1，由公式fx=N1f0/N0，计算结果并送显示。由于单片机系统对最高时钟频率有固定的要求，采用直接计数方式的测频范围将受到限制。对于提高测频上限的问题，可通过在测频输入端增加分频电路的方式解决。目标：范围1Hz-100MHz；在规定闸门时间（1S）内实现对频率的等精度测量。 任务完成的阶段安排及时间安排：序号 设计（论文）各阶段名称 日期（教学周）1 资料搜集 3.1-3.15 （1-2周） 2 硬件系统设计 3.16-4.15 （3-8周）3 软件系统设计 4.16-5.23 （9-13周）4 完成论文 5.245.31（14-15周）5 准备答辩 6.1-6.16（16周-17周）完成任务所具备的条件因素：计算机一台.，AT89C51单片机指导教师意见及建议：指导教师签名： 2014年