在线客服:
亚博app 亚博app
全国服务热线:010-58186877
您的位置:首页 > 新闻中心 >

基于单片机的简易数字频率计设计方案概述

浏览 74次 来源:【jake推荐】 作者:-=Jake=-    时间:2021-01-07 02:04:43
[摘要] 基于单片机简易数字频率计设计方案(一)基于单片机简易数字频率计设计方案(二)基于单片机简易数字频率计设计方案(三)基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。频率测量仪的设计思路与频率的计算基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。数字频率计(低频)的硬件结构设计数字频率计系统工作原理图

基于单片机的简单数字频率计的设计方案(一)

系统框图如图1所示单片机 简易数字频率计,主要由AT89C52单片机,XOR器件,LCD1602、电源等组成。

测量频率原理

定时器/计数器在模式1下工作。每次产生定时器0中断时,都会计数65536个脉冲。此时的脉冲来自振荡器的脉冲除以12,周期为1uS。根据产生外部中断0时定时器0的中断数u和此时定时器/计数器0计数寄存器的值X,可以得出待测方波的周期为:T =( 65536 * u + X)us,则可以通过求倒数来获得被测方波的频率,并在小数点后保留两位以使频率精度为0.1HZ。

相差测量原理

在将具有相同频率和不同相位的两个方波信号通过鉴相器(即XOR)之后获得的方波信号的脉冲宽度t和周期T之比(占空比)对应于两个信号。相位差,此时的相位差

其中,脉冲宽度的测量方法与方波周期的测量方法相同。相位差测量原理图如下:

在本设计中,P0端口(引脚32〜39)定义为N1功能控制端口,该端口连接到N1的相应功能引脚。当单片机正常工作时,它需要一个时钟电路和一个复位电路。在这种设计中,选择内部时钟模式和按钮电平复位电路以构成单片机的最小电路。如图4所示。

图4最小的单片机系统

频率和相位计的整体电路图如图5所示:

图5频率相位表的整体电路图

基于单片机的简单数字频率计的设计方案(二)

本文利用预分频器SAB6456A和高速数字分频器74HC390的分频功能,结合新型MSP430F449单片机,提供了一种新颖的,全自动的数字显示测量射频频率的设计。

图1信号前端处理和分频电路

主要成分介绍

MSP430F449微控制器

MSP430F449采用16位RISC结构,具有丰富的片上外围设备以及大容量的片上工作寄存器和存储器,并具有较高的性价比。其功能包括:

·超低功耗:能够在1.8V〜3.6V的电压下工作;具有工作模式(AM)和5种低功耗模式(LPM)。在低功耗模式下,CPU可以被中断唤醒,响应时间小于6ps。

·强大的计算能力:16位RISC结构,丰富的寻址模式; 16个中断源,可以任意嵌套;在8MHz时钟驱动下,指令周期可以达到125ns。内部硬件乘法器和大量寄存器,以及高达64KB的Flash程序空间和2KB的RAM,为存储数据和操作提供了保证。

·丰富的片上外设:包括看门狗定时器,基本定时器,比较器,16位定时器(TA,TB),串行端口0、1,LCD驱动器,6个8位I / O端口,12-位ADC(最高采样率是200kHz)等。大量的片上外设可以轻松构建相对完整的系统。此外,它充分利用了计数器的多通道任意波形生成功能和中断控制功能,以确保完成一些复杂的时序控制任务。

·便捷高效的开发环境:MSP430F449是具有调试接口和片上电可擦除闪存的Flash型设备。您可以先将程序下载到Flash,然后通过设备中的软件控制程序的运行。 JTAG接口读取片上信息供设计人员进行调试。此方法不需要仿真器和程序员,调试非常方便。

预分频器SAB6456A

SAB6456A是专为UHF / VHF设计的预分频器。内部MCpin是分频控制端子,可以将70MHz-1GHz频率范围内的信号频率除以64/256。当MC引脚断开时,它被64除;反之, MC引脚接地时,除以256。灵敏度更高,谐波抑制能力更强。

图2单片机的外围电路

工作原理

设计主要分为两部分:分频和计数。首先,在限制幅度之后,将输入信号用SAB6456A分频,然后用两个74HC390高速分频器将256分频信号除以1000。此时,模拟信号变为频率低于10kHz的低频数字信号;频率信号直接连接到MSP430F449微控制器,内部16位定时器A用于计时和计数。定时器可以分为几个部分:计数器部分,捕获/比较寄存器和输出单元。其中,计数器具有4种工作模式和3个捕获/比较寄存器。使用计数器的连续计数模式和上升沿捕获模式,在计时器中断中计数N个脉冲信号时间,然后除以N即可得到频率。

硬件设计

图1显示了信号的前端处理和分频设计。输出信号被两个SN74HC390分频。 SN74HC390是一种高速分频设备BG真人 ,最大频率为50MHz。每块SN74HC390均可实现100分频。串联两个可以实现信号的1000分频。分频后数字信号的频率较低,低于4kHz,可以由微控制器直接计数。

图2显示了单片机的外围电路,包括复位电路,电源电路和单片机工作所需的晶体振荡器。晶体振荡器有两种类型:8MHz和32.768kHz。 8MHz作为定时器A的计数器输入时钟源。 32.768kHz用作数字电子管的显示频率。 74LS373是D型锁存器,采用5V单电源供电,由于输出电流足够大,因此也可以直接驱动共阴极LG3631AH数字电子管。

软件设计

将分频的输出端子OUT连接到微控制器的频率输入端子,程序将延迟一段时间,直到信号稳定为止。打开捕获中断和定时器A,在定时器A中断中计数N个脉冲,测量结束后获得N个脉冲的时间,然后除以N得出脉冲频率,再乘以分频系数得到实际频率并显示出来,经过短时间延迟后重新测量,并以此方式测量和显示。

在测量频率时,必须关闭LED显示屏以确保精度。因此,对于将导致LED闪烁的低频信号,解决方案是测量较少的脉冲,以减少平均测量时间或减少延迟。

采用动态扫描显示。动态扫描显示的原理是:P4依次向每个位输出扫描信号,从而每秒钟仅选通一个数码管,然后P3将显示的字体代码输入到位,驱动位字体段显示字体。这样,在P3发送的代码段和P4发送的位段的配合下,每个数码管将依次显示自己的字体,并且每个显示管的显示时间将超过1ms,从而人眼不会感觉到闪烁。

主要测量过程如下:

void frequency_measure(void)

{float tmp,tmp1;

key_flag = 0; //将键标志清为0

P1OUT | = BIT0;

Delay(1000); file:// delay一段时间,然后等待信号稳定

while(1)

{IE2&=〜0X80; file://关闭BT,关闭LED

firstflag = 1; //开始测量第一个脉冲

TACTL | = TAIE; file://打开捕获

CCTL1 | = CCIE; //打开TImer a

while(f_ok_flag ==0); //等待测量结束

f_ok_flag = 0;

如果(aa1》 aa2)

overflow = overflow-1;

tmp = aa2-aa1;

tmp1 = 4 0.0 /(溢出* 0.008191875+(tmp / 800000 0.0));

result = tmp1 * 0.256;

IE2 | = 0X80; //打开BT,打开LED

yanshi(2,2); //您可以在此处修改参数。延迟时间越大,延迟时间就越长。如果值太小,LED会变暗

CCTL1&=〜CCIE; //关闭捕获

TACTL&=〜TAIE; //关闭TImer a

返回;

}

}

流程图如图3所示。

图3主程序流程

结论

本文给出的硬件和软件已在实践中进行了测试,并且此测量仪器测量的结果的准确性很高。该测量仪器价格低廉,结构简单。这是一款经济的频率测试仪。

基于单片机的简单数字频率计的设计方案(三)

此数字频率计将使用计时和计数方法来测量频率,并使用1602A LCD显示屏动态显示6位数字。测量范围为1Hz-10kHz的正弦波,方波和三角波,时基宽度为1us,10us,100us,1ms。采用单片机实现自动测量功能。

基本设计原理是一种测量设备,可直接显示带有十进制数字的被测信号的频率。通过测量周期可以自动测量正弦波,方波和三角波的频率。

频率测量仪的设计思路和频率计算

频率测量仪的设计思想主要是:将信号频率除以,在一个或几个被测信号周期中测量已知标准频率信号的周期数,然后测量信号频率的大小。原则是正确的。如图1所示。

如果待测信号的周期为分频数m1,而分频后的信号周期为T,则:T = m1Tx。从图片中可以看到:T = NTo

(注意:To是标准信号的周期,所以T是分频后信号的周期,则可以计算出被测信号的频率f。)

由于单片机系统的标准频率相对稳定亚博买球 ,因此系统标准信号频率的误差通常很小;并且系统的量化误差小于1,因此从公式T = NTo可以知道,频率测量误差主要取决于N值的大小,N值越大,误差越小,并且测量精度越高。

基本设计原则

基本设计原理是一种测量设备,可直接显示带有十进制数字的被测信号的频率。通过测量周期可以自动测量正弦波,方波和三角波的频率。

所谓的“频率”是指周期信号在单位时间内(1s)内变化的次数。如果在一定的时间间隔T内测量该周期性信号N的重复变化的次数,则其频率可以表示为f = N / T。脉冲形成电路的功能是将测量信号转换为脉冲信号,其重复频率等于测量频率fx。时间参考信号发生器提供标准时间脉冲信号。如果其周期为1s,则栅极控制电路的输出信号的持续时间也精确地等于1s。门电路由标准第二信号控制。当第二信号到达时,门被打开,并且所测量的脉冲信号通过门被发送到计数解码显示电路。当第二个信号结束时,门关闭,计数器停止计数。由于计数器计数的脉冲数N是1秒内的累积数,因此测得的频率fx = NHz。

数字频率计(低频)的硬件结构设计

系统硬件的组成

该频率计的数据采集系统的主要组件是单片机AT89C51,它完成了对待测信号的频率进行计数并显示结果的功能。也有分频器yaboapp ,显示器和其他外部设备。它可以分为以下模块:放大和整形模块,第二个脉冲生成模块,移位模拟转换模块,单片机系统,LCD显示模块。每个模块的关系图如图2所示:

系统工作原理图

系统的一般原理图如图3所示:

图3数字频率计系统的工作原理图

信号调理和放大整形模块

放大和整形系统包括衰减器凤凰体育平台 ,跟随器,放大器,施密特触发器。它将正弦输入信号Vx转换为具有相同频率的方波Vo,并且将幅度过大的测量信号通过分压器进行分频,并发送至后置放大器,以避免波形失真。由运算放大器形成的发射极跟随器起着阻抗变换的作用,从而增加了输入阻抗。同相运算放大器的放大倍数为(R1 + R2) / R1单片机 简易数字频率计,改变R1的大小可以改变放大倍数。系统的整形电路由施密特触发器组成,并发送整形后的方波到门口计数。

由于输入信号的幅度不确定,因此可能很大或很小,因此测量输入信号很不方便。如果太大,则可能会烧伤设备;如果太大,则可能无法检测到设备。该信号调节电路用于执行阻抗变换,放大,限制和整形输入波形。信号调理电路的具体实现和参数如下图4所示:

时基信号的产生原理:

该电路使用32768HZ晶体振荡器,通过CD4060芯片通过14级分频(32768/214))获得2HZ信号,然后通过CD4013双D触发器经过两个分频获得0.5HZ方波,即输出第二个脉冲信号以使MCU计数。

图7第二个脉冲发生电路的原理图

老王
本文标签:单片机,数字频率计,信号频率

推荐阅读

最新评论