dd智能仪器课程设计频率计

1、. . . . 智能仪器课程设计题 目: 班 级： 学 号： 姓 名： 同组人员： 任课教师： 完成时间： 2011-12-9 目录一：摘要。二：设计方案。三：硬件电路设计。四：电路原理图。五：程序清单。六：总结。频率计：在传统的电子测量仪器中，示波器在进行频率测量时测量精度较低，误差较大。频谱仪可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但测量速度较慢，无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。正是由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化，因此，频率计拥有非常广泛的应用围。 在传统的生产制造企业中，频率计被广泛的应用在产线的生产测试中。频率计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化，用

2、户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品，确保产品质量。 在计量实验室中，频率计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。 在无线通讯测试中，频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。频率计的基本原理：频率计最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T（如图所示）。在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脉冲，送到主门的一个输入端。主门的另外一个输入端为时基电路产生电路产生的闸门脉冲。在闸门脉冲开启主门的期间，特定周期的窄脉冲才

3、能通过主门，从而进入计数器进行计数，计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值，部控制电路则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。设计方案：一，具体方案方案一：先用555时基电路实现震荡电路的功能。用TLO81实现电路的整形，用74LS13，74LS00,74LS74实现数字频率计的分频。利用74LS08，74LS175等实现计数与译码等功能。方案二：用VHDL语言编写程序，然后下载到CPLD芯片当中，以实现频率计的功能。方案三：采用汇编语言编写程序下载到单片机AT89C51中，利用单片机的数学运算和控制功能，来实现频率计的测量量程的自动切换以与满足的测量精度。此次设计我采用的是方案三

4、采用分频器对被测信号进行分频后测量电路原理：下图为频率计的方框图电路主要由5部分组成。，四个双四位二进制计数器（74LS393 ）。，闸门电路：由于要求的工作频率较高，闸门电路选用了高抗干扰特性的与非门74HC00，该与非门的Tplh=5.9ns，Tphl=6.2ns，满足要求。，时基、门控信号：制作频率计的关键点在于时基信号的准确性和稳定性，它决定了频率计的计数精度。一般情况下时基都是单片机通过中断方式获得，由于AT89S51中断方式工作存在有时延问题，这在低分辨率下可以忽略，但对大于100MHZ下1HZ的分辨率是不能忽略的。所以在设计时基时没有使用中断而是直接用软件延时得到。门控信号有AT

5、89S51的P3.2脚送出。若要进一步提高精度，单片机AT89S51的时钟电路可选用恒温晶体。，计算显示。，高频信号放大、分频处理电路。AT89S51：AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统与80C51引脚结构，芯片集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。AT89S51示意图74LS393：电路图：采用单

6、片机部计数器计数溢出中断技术对被测信号进行计数：利用单片机中的T0、T1两个定时/计数器分别对阀门时间和被测信号进行同步计数。当单片机上电复位时，开始定时与计数工作。定时时间一到，计数器T0中的计数值即为被测信号的频率;单片机输出T0的计数值送到LED显示器上将被测信号的频率进行数码显示。 由于89c51单片机部的两个定时器/计数器都是16位的，最大技术围为65536。在本系统中，阀门时间为1s，则所测信号的最高频率为65536Hz。为实现频率较高的信号测量，一种是采用分频器对被测信号进行分频后测量；另一种是-。在本系统中，测量信号的频率围大多为低频信号，为简化系统电路采用定时器溢出中断计数对

7、被测信号进行频率测量电路图：五：程序清单：采用分频器对被测信号进行分频后测量电路 org 0000 ajmp q0000Q0000: MOV SP,#60H ;0000 75 81 60 SETB P3.3 ;0003 D2 B3 SETB P3.5 ;0005 D2 B5 MOV P1,#01H ;0007 75 90 01 ACALL Q01DC ;000A 31 DC MOV P1,#0CH ;000C 75 90 0C ACALL Q01DC ;000F 31 DC MOV R0,#0EFH ;0011 78 EFQ0013: NOP ;0013 00 DJNZ R0,Q0013 ;0

8、014 D8 FD MOV TMOD,#05H ;0016 75 89 05Q0019: MOV P0,#0FFH ;0019 75 80 FF MOV P2,#0FFH ;001C75 A0 FF MOV TL0,#00H ;001F 75 8A 00 MOV TH0,#00H ;0022 75 8C 00 CLR P3.3 ;0025 C2 B3 SETB TR0 ;0027 D2 8C SETB P3.2 ;0029 D2 B2 MOV R0,#0AH ;002B 78 0A MOV R1,#32H ;002D 79 32 MOV R2,#50H ;002F7A 50 MOV R3,#0

9、2H ;0031 7B 02 NOP ;0033 00 NOP ;0034 00 NOP ;0035 00 NOP ;0036 00 NOP ;0037 00Q0038: MOV R1,#32H ;0038 79 32 NOP ;003A 00 NOP ;003B 00 NOP ;003C 00 NOP ;003D 00 NOP ;003E 00 NOP ;003F 00Q0040: MOV R2,#50H ;0040 7A 50Q0042: MOV R3,#02H ;0042 7B 02Q0044: NOP ;0044 00 NOP ;0045 00 NOP ;0046 00 NOP ;00

10、47 00 NOP ;0048 00 NOP ;0049 00 NOP ;004A 00 NOP ;004B 00 DJNZ R3,Q0044 ;004C DB F6 DJNZ R2,Q0042 ;004E DA F2 DJNZ R1,Q0040 ;0050 D9 EE DJNZ R0,Q0038 ;0052 D8 E4 CLR P3.2 ;0054 C2 B2 NOP ;0056 00 NOP ;0057 00 NOP ;0058 00 CLR TR0 ;0059 C2 8C MOV 20H,P0 ;005B 85 80 20 MOV 21H,P2 ;005E 85 A0 21 MOV 22

11、H,TL0 ;0061 85 8A 22 MOV 23H,TH0 ;0064 85 8C 23 SETB P3.3 ;0067 D2 B3 MOV R0,#20H ;0069 78 20 MOV R1,#30H ;006B 79 30 MOV R7,#04H ;006D 7F 04 MOV A,R0 ;006F E8 MOV R5,A ;0070 FD MOV A,R1 ;0071 E9 MOV R6,A ;0072 FE MOV A,R7 ;0073 EF MOV R3,A ;0074 FB INC R3 ;0075 0B CLR A ;0076 E4Q0077: MOV R1,A ;007

12、7 F7 INC R1 ;0078 09 DJNZ R3,Q0077 ;0079 DB FC MOV A,R7 ;007B EF MOV B,#08H ;007C75 F0 08 MUL AB ;007F A4 MOV R3,A ;0080 FBQ0081: MOV A,R5 ;0081 ED MOV R0,A ;0082 F8 MOV A,R7 ;0083 EF MOV R2,A ;0084 FA CLR C ;0085 C3Q0086: MOV A,R0 ;0086 E6 RLC A ;0087 33 MOV R0,A ;0088 F6 INC R0 ;0089 08 DJNZ R2,Q0

13、086 ;008A DA FA MOV A,R6 ;008C EE MOV R1,A ;008D F9 MOV A,R7 ;008E EF MOV R2,A ;008F FA INC R2 ;0090 0AQ0091: MOV A,R1 ;0091 E7 ADDC A,R1 ;0092 37 DA A ;0093 D4 MOV R1,A ;0094 F7 INC R1 ;0095 09 DJNZ R2,Q0091 ;0096 DA F9 DJNZ R3,Q0081 ;0098 DB E7 MOV R0,#30H ;009A 78 30 MOV R1,#24H ;009C 79 24Q009E:

14、 MOV A,R0 ;009E E6 ANL A,#0FH ;009F 54 0F ORL A,#30H ;00A1 44 30 MOV R1,A ;00A3 F7 MOV A,R0 ;00A4 E6 ANL A,#0F0H ;00A5 54 F0 RL A ;00A7 23 RL A ;00A8 23 RL A ;00A9 23 RL A ;00AA 23 ORL A,#30H ;00AB 44 30 INC R1 ;00AD 09 MOV R1,A ;00AE F7 INC R0 ;00AF 08 INC R1 ;00B0 09 CJNE R0,#36H,Q009E ;00B1 B8 36

15、 EA MOV 2EH,#20H ;00B4 75 2E 20 MOV R1,#2DH ;00B7 79 2D CJNE R1,#30H,Q00F4 ;00B9 B7 30 38 MOV R1,#20H ;00BC 77 20 DEC R1 ;00BE 19 CJNE R1,#30H,Q00F4 ;00BF B7 30 32 MOV R1,#20H ;00C2 77 20 DEC R1 ;00C4 19 CJNE R1,#30H,Q00F4 ;00C5 B7 30 2C MOV R1,#20H ;00C8 77 20 DEC R1 ;00CA 19 CJNE R1,#30H,Q00F4 ;00

16、CB B7 30 26 MOV R1,#20H ;00CE 77 20 DEC R1 ;00D0 19 CJNE R1,#30H,Q0112 ;00D1 B7 30 3E MOV R1,#20H ;00D4 77 20 DEC R1 ;00D6 19 CJNE R1,#30H,Q0112 ;00D7 B7 30 38 MOV R1,#20H ;00DA 77 20 DEC R1 ;00DC 19 CJNE R1,#30H,Q0112 ;00DD B7 30 32 MOV R1,#20H ;00E0 77 20 DEC R1 ;00E2 19 CJNE R1,#30H,Q0130 ;00E3 B

17、7 30 4A MOV R1,#20H ;00E6 77 20 DEC R1 ;00E8 19 CJNE R1,#30H,Q0130 ;00E9 B7 30 44 MOV R1,#20H ;00EC 77 20 DEC R1 ;00EE 19 CJNE R1,#30H,Q0130 ;00EF B7 30 3E AJMP Q016F ;00F2 21 6FQ00F4: MOV R0,#23H ;00F4 78 23 MOV R0,#4DH ;00F6 76 4D DEC R0 ;00F8 18 MOV R0,#48H ;00F9 76 48 DEC R0 ;00FB 18 MOV R0,#7AH

18、 ;00FC 76 7A DEC R0 ;00FE 18 MOV R0,#20H ;00FF 76 20 MOV A,2CH ;0101 E5 2C MOV 2DH,A ;0103 F5 2D MOV A,2BH ;0105 E5 2B MOV 2CH,A ;0107 F5 2C MOV A,2AH ;0109 E5 2A MOV 2BH,A ;010B F5 2B MOV 2AH,#2EH ;010D 75 2A 2E AJMP Q013D ;0110 21 3DQ0112: MOV R0,#23H ;0112 78 23 MOV R0,#4BH ;0114 76 4B DEC R0 ;01

19、16 18 MOV R0,#48H ;0117 76 48 DEC R0 ;0119 18 MOV R0,#7AH ;011A 76 7A DEC R0 ;011C 18 MOV R0,#20H ;011D 76 20 MOV A,29H ;011F E5 29 MOV 2AH,A ;0121 F5 2A MOV A,28H ;0123 E5 28 MOV 29H,A ;0125 F5 29 MOV A,27H ;0127 E5 27 MOV 28H,A ;0129 F5 28 MOV 27H,#2EH ;012B 75 27 2E AJMP Q013D ;012E 21 3DQ0130: M

20、OV R0,#23H ;0130 78 23 MOV R0,#48H ;0132 76 48 DEC R0 ;0134 18 MOV R0,#7AH ;0135 76 7A DEC R0 ;0137 18 MOV R0,#20H ;0138 76 20 DEC R0 ;013A 18 MOV R0,#20H ;013B 76 20Q013D: MOV 10H,#53H ;013D 75 10 53 MOV 11H,#49H ;0140 75 11 49 MOV 12H,#47H ;0143 75 12 47 MOV 13H,#4EH ;0146 75 13 4E MOV 14H,#41H ;0

21、149 75 14 41 MOV 15H,#4CH ;014C 75 15 4C MOV 16H,#20H ;014F 75 16 20 MOV 17H,#46H ;0152 75 17 46 MOV 18H,#52H ;0155 75 18 52 MOV 19H,#45H ;0158 75 19 45 MOV 1AH,#51H ;015B 75 1A 51 MOV 1BH,#55H ;015E 75 1B 55 MOV 1CH,#45H ;0161 75 1C 45 MOV 1DH,#4EH ;0164 75 1D 4E MOV 1EH,#43H ;0167 75 1E 43 MOV 1FH

22、,#59H ;016A 75 1F 59 AJMP Q01A7 ;016D 21 A7Q016F: MOV 10H,#4EH ;016F 75 10 4E MOV 11H,#4FH ;0172 75 11 4F MOV 12H,#20H ;0175 75 12 20 MOV 13H,#49H ;0178 75 13 49 MOV 14H,#4EH ;017B 75 14 4E MOV 15H,#50H ;017E 75 15 50 MOV 16H,#55H ;0181 75 16 55 MOV 17H,#54H ;0184 75 17 54 MOV 18H,#20H ;0187 75 18 2

23、0 MOV 19H,#53H ;018A 75 19 53 MOV 1AH,#49H ;018D 75 1A 49 MOV 1BH,#47H ;0190 75 1B 47 MOV 1CH,#4EH ;0193 75 1C 4E MOV 1DH,#41H ;0196 75 1D 41 MOV 1EH,#4CH ;0199 75 1E 4C MOV 1FH,#21H ;019C 75 1F 21 MOV R0,#20H ;019F 78 20Q01A1: MOV R0,#20H ;01A1 76 20 INC R0 ;01A3 08 CJNE R0,#30H,Q01A1 ;01A4 B8 30 FAQ01A7: ACALL Q01AB ;