电子计数器方案

22\l“_TOC_250006“1、智能计数器概念 2\l“_TOC_250005“2、通用计数器简介 2\l“_TOC_250004“3、智能电子计数器功能及性能指标 3\l“_TOC_250003“4、智能电子计数器的方案选择 3\l“_TOC_250002“5、智能电子计数器的系统实现框图 76、传统的通用电子计数器的缺乏 87、智能通用电子计数器的优势 98、智能电子计数器存在的关键问题及解决方案 12\l“_TOC_250001“9、功能模块电路的设计 12\l“_TOC_250000“10、系统软件的设计 211、智能计数器概念脉冲数并显示计数结果的数字化仪器。智能计数器是其他数字化仪器的根底。在它的输入通道接入各种模-数变换器，再利用相应的换能器便可制成各种数字化仪器。智能计数器的特点：测量精度高、量程宽、功能多、操作简洁、测量速度快、直接显示数字，而且易于实现测量过程自动化。智能计数器按功能可分4类：1、通用计数器：可测频率、周期、多周期平均、时间间隔、频率比和累计等。2、频率计数器：特地用于测量高频和微波频率的计数器。3、计算计数器：具有计算功能的计数器，可进展数学运算，可用程序掌握进展测量计算和显示等全部工作过程4、微波计数器：是以通用计数器和频率计数器为主配以测频扩展器而组成的微波频率计。用。2、通用计数器简介本课题主要是针对智能通用计数器的设计，通用电子计数器又可称为多功能电子计数器，它可以完成频率测量，周期测量，脉冲计数，以及根本的加减计数和定时功能等等。对于智能通用计数器，不仅要完成以上的各种根本功能，而且还要通过单片机微处理器完成仪器工作的自动化，简化用户的操作难度。所以智能的通用电子计数器的智能化在表达在以下几个方面：测量过程自动化、测量数据处理及功能多样化，简化仪表电路，提高仪表的牢靠性，更简洁实现高精度、高性能、多功能的目的。3、智能电子计数器功能及性能指标、频率测量1Hz～5MHz；信号幅度范围：0.1V～5V。b．测量误差≤10-6。、周期测量；。3〕、脉冲计数a．能检测出各种脉冲信号〔方波、三角波、正弦波等等〕个数、可预置加减计数a．1—500005〕、可逆计数功能、自动复位功能、扩展功能数据存储功能计算机通信功能4、智能电子计数器的方案选择方案一直接测频法：通过外部信号通道把信号进展放大整形后，以获得标准的TTL电平信号，然后设置主门掌握时间〔信号的计数时间算机配置智能通用计数器的掌握器以扩展它的功能。系统框图如下：方案二在此门限内的高频标准时钟的数量，从而测量信号的频率。系统框图如下：方案三设置门控时间〔由被测信号和预制门控共同掌握，用同步电路对参显示功能。系统框图如下：方案比较方案一的优点：电路简洁，能完成智能计数器的根本功能，特别求的状况下硬软件实现简洁。10%，严峻影响智能电子计数器的性能。方案二的优点：电路简洁，能完成智能计数器的根本功能，特别求的状况下硬软件实现简洁。号由被测信号和预置门控共同掌握，测量精度与被测信号的频率无〔进展周期测量，可同时消退方案一和方案二的缺乏之处，从而使测量精度能提升几个数量级。求提高了要求，软件掌握的难度也提升了不少。下，方案三优势较大，它的测量性能很高，并且可以尽量通过软件很高。所以，本工程主要承受方案三来实现。5、智能电子计数器的系统实现框图系统整体构造能模块组成：输入通道、整形放大电路、同步电路局部、单片机掌握局部、键盘与显示局部、通信局部。1至n脉冲整形电路，然后经过多级分频，将频率降低，并且通过单片机掌握1，TTL电平信号，通过分频电路得到频率很稳的预置闸门时间，通过同步电路后，使闸门信号和被测信号同步，12工作，分别统计两个计数器的值，通过单片机进展运算并通过机对单片机进展配置，扩展仪器的功能。6、传统的通用电子计数器的缺乏测量时会存在以下几种误差：1、最大计量误差两次测量所记录的脉冲数NNN的最大值都为±1。N大,使ΔN／N被测信号频率很低时，由±1误差而引起的测量误差将大到不能允许的程度，例如，被测信号fx＝1Hz，闸门时间为1s时，由±1误差而100%。在测量周期时，当被测周期很小时，也会在被测周期过大时，则承受测周期，再换算相应的频率，但这种方法仍不能做到很高。、标准频率误差器内部〔或外部接入〕的晶体振荡器的准确度。但时，由标准频率误差引起的测量误差，都不大于由±1误差所引起的测量误差。、触发误差测信号的周期Tx。假设信号受到干扰，信号将使整形电路消灭超前或滞后触发，使整形后信号的周期与实际被测信号的周期发生偏离ΔTn，引起所谓的触发误差。7、智能通用电子计数器的优势本方案的简易测量原理图如下：波形图如下：、提高了测量精度和牢靠性定的相位关系，计数器Ⅱ所记录的NB的值仍存在±1误差的影响，f很高，±1误差的影响很小，且在全频段的测0量精度是均衡的,测量精度已与被测信号的频率无关。并且由于测量中用了同步电路，就使由于整形电路引起的信号超前或滞后触发消退NB的大小实际是NA〔由于多周期可以相对增加被测信号的周期，也可以满足在频率很小时测量精度的问题〔由于测量时消退了+1的计量误差，测量误差只与时钟信号f的稳定度有关。0、测量功能的多样化和频率的测量、可预置加减计数、可逆计数功能、数据的存储与通信其它仪器的计数、定时、开关功能。、测量过程的自动化数量时，当测量数量过多时，这时就不需要人手工去换档，软件会自动换档，测量出脉冲的个数。计数时也不需要人工的简单操作，只要选择完成的功能键，软件就会掌握电子计数器完成相应的功能。8、智能电子计数器存在的关键问题及解决方案关键问题：、计数脉冲会消灭+1的计数误差。、测量信号周期过大和信号频率过高的限制。12MHz11微秒1MHz4/8个TTL负载。解决方案：21数器的测量范围不是很高，本方案完全可能满足要求。备选方案们可以多周期测量法和同步电路协作高速计数器就可以脱离单片机的接口进展读取，回避了用外部触发脉冲计数。9、功能模块电路的设计、通道的设计1、2……n个输入通道，都由阻抗变换器，宽带放大器TTL电在前级给出了备用的可控模拟开关，这样可以提高仪器的通用性。芯片选型是一个高近线性限幅放大器，快速的过载恢复，其恢复时间只有1ns。对输入信号的灵敏度很高，输入信号只要10mv 就能工作并对信号进展放大。带宽大，最大为1000MHz，在增益为6时，-3dB带宽为260MHz，边沿转换时间快，可到达1400V/us，适合上升时间很快的数字信号。工作电压为5V，能很好的工作在-40～125C。开环增益大，可到达典型的58dB；共模拟制比可到达典型的55dB，输入阻抗很到，到达了几个MΩ‖PF级别，并且电源拟制比具有典型的68dB，这些使OPA699对噪声的拟制力量很强。并具其输出阻抗低0.Ω，有很好的带负载力量，大大减小了负载效应所以该运放完全满足了设计的需要能很好的将0.1V～5V 的信号得到很好的放大，供给应高性能电压比较器LM311进展整形。LM311选型说明：LM311是一个高性能电压比较器芯片，工作温度范围大，能很好的工作在0~70度范围内。电源供给大，可从最30V3.5V，可单电源供电也可双电源供电，可满足大局部的电源要求，正电源工作电流为5.1m〔典型值，负电源工作-4.1m〔典型值，电压增益典型值为200V/m。它的响应时165ns，从低电平115ns，因此它对速率很高的信号能够很好的TTL和CMOS84脚分别置电源的两端，23脚分别输入采集的需要比较的两个模拟电压，当同向电压大71；反之，假设反向大于正向，输也0。输出规律值的大小伏值由电源电压打算。假设单电源供电，则5V0V，也可以双电源供电，其0VLM311本身其电器特性是23脚的输入端都串接一个10K的电阻来提高输入信号的输入阻抗，以使电压信号能加到放大器里面。LM311要求电压供电稳定，这样才能得到稳定的凹凸电平，所0.1uf的陶瓷电容去耦，以到达准确的目的。、通道设计的电路原理图、分频电路的设计为了扩大测量信号的频率，在信号放大整形后，加上了多级分频器，这样可以降低信号的频率，以便于单片机的计数器能够正确。单16位的，其工作的时钟频率为12MHz，其一个机器长，使测量的响应时间增大，所以考虑以上几点，我们可以计数的最65535。为了满足频率精定的要求，就必需提高频率的区分0~50KHz1S，则频10分频，测量频50KHz~500KHz1S，当高于这个测量频率范围时，单片机就通过软件掌握，进入换档子掌握程序；第三档对测量信高于这个测量频率范围时，测量结果不显示。、芯片选型分频电路我们用TISN74LS9010片是TTLLM311整形后输出的电平直接相TTLSN74LS90的级联可完成多级分频功能。工作原理如下：输入规律电平连接到CKA，输出QA连接到输入端CKB，从D10分频。TISN74LS153来实现多路分频信号的SN74LS153是一款高速双4且能很好的与TTL4.75～5.25V定。/EaA输入通道的使能信号，低电平有效，/EbB输入通道的使能信号；SS是片选信号，当SS=00时，输入信号I输出，当0 1 0 1 0SS=10ISS=01I被选择输0 1 1 0 1 2出，当SS=11时，输入信号I被选择输出；Za、Zb，是输出信号，0 1 3当A通道被使能时，Za输出，当了通道被使能时，Zb输出，当两都都被使能时，Za、Zb41复用功能。由于本31的功能，所以我们只需要使能/Ea就行了，输入AS0 1片机向SN74LS153写掌握信号来掌握哪路信号输出。、分频电路原理图、时钟电路及闸门电路、两种实现方案方案一：时钟电路用有源晶振来供给，选择32.768KHz的TTL型有源晶振，则输出波形为典型的方波信号。方案二：CD4060来实现，通过外接晶振，输出同有源晶振一样，直接可得到一个标准的方波信号。一路直接连到单片机的外部计数脉冲T1来触发单片机的外部中断/INTO口，单片机进入中断程序，并掌握单测量功能，并显示数值。芯片选择入门控电路。预置门电路，由CD4060进展14分频，然后在通过CD401341SCD4060是一个可输入时钟并进展分频的振荡/CMOSTTL电路兼容。CD4013是双触发DD4分频功能。、电路原理图设计、同步电路设计由主门Ⅰ、Ⅱ及同步掌握电路组成。主门Ⅰ掌握被测信号fx的通f0制。这样被测信号就可以与门控信号同步，与闸门开启时间同步，这样可以避开+1计量误差。1、芯片选择同步电路通过CD4013SN74LS08来实现，74LS08是一款两4来实现同步的功能。〔2、电路原理图设计、掌握电路与计数电路计数电路是通过单片机的外部脉冲触发T0和T1来实现计数的，程序，掌握计数器的工作模式并承受外部脉冲触发。C/T=1,计T0T1上的外部脉冲，并且是外部脉下降沿有效，当其次个闸门信号来时，向单片机产生中断，单片送给六段数码管显示〔运算公式——测频时：fx=

NAfN B

，测周期时：Tx=NB ；当C/T=0时，通过单片机内部时钟进展计数。N fA0机内部计数器完成计数功能，计数满时，溢出产生中断，进入中断程序，掌握单片机对多路选择器进展写值，掌握分频系数，使测量值过大时进展自动换档。号进展选择性接收。单片机内部的时钟来完成计数和定时功能，这不需要外围电路来实现，直接用软件就可以实现该功能。1、芯片选择ATMEL公司的AT89C52，该芯片工作频12MHz，可满足本设计的要求，并且其微处理力量较C51系列强大得多。电路原理图如下：、键盘与显示局部LED显示承受了动态显示软件译码工作方式，译码并输出给数码管显示。4式，其行列输出由P1口供给，列输入由P1.4~P1.7口供给，行由P1.0~P1.3高级键：电源开关键，这个不受单片机掌握级别最高；复位键，对整个掌握系系进展复位，初始化；测试键盘，掌握测试的开关；可预置加减计数按键，掌握加减计数；可逆计数按键，掌握可逆计数。低级键盘：数字键盘，可用于数字的预定。键盘的掌握电路图如下：、报警局部报警电路如以下图所示：、通信局部配置，扩展和配置测试仪的功能。通信电路如以下图所示：、电源模块通过对上面的功耗进展计算，得出各芯片的静态电流之和为350mA1.5W耗，相对于静态功耗来说要小得多，所以选用TI公司的