自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告(用

1、頻 率 計(jì) 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告指導(dǎo)老師：陸繼慶所屬學(xué)院：電子工程學(xué)院制作日期：2010-5-14頻率計(jì)分析報(bào)告摘要本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用MCS251 系列單片機(jī)89C52 作為控制核心,分測(cè)量輸入信號(hào)的頻率、幅度、極性三大模塊設(shè)計(jì)電路，測(cè)量時(shí)，將被測(cè)輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)相應(yīng)處理后送給單片機(jī)，通過(guò)程序控制計(jì)數(shù)等，驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示頻率值、顯示輸入信號(hào)幅值及極性。該頻率計(jì)采用測(cè)周期和測(cè)頻組合法實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的頻率測(cè)量提高了測(cè)量精度，用相應(yīng)比較器、芯片及分頻器輔助單片機(jī)系統(tǒng)完成所要求的功能。通過(guò)測(cè)量結(jié)果對(duì)比，分析了測(cè)量誤差的來(lái)源，提出了減小誤差應(yīng)采取的措施。頻率計(jì)具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、測(cè)量方便、精度較高等特點(diǎn)，適

2、合測(cè)量低頻信號(hào)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；數(shù)字頻率計(jì)；測(cè)頻、測(cè)幅、測(cè)極性Frequency counter analysis AbstractThe design of the system by MCS251 Series MCU 89C52 as the control, the measuring of the input signal frequency, amplitude, polarity of the three module design circuits, measurements, the measured input signal after the appropriate tr

3、eatment given microcontroller, programmed to counting, driving LED digital display frequency values, shows the input signal amplitude and polarity. The use of test cycle and frequency meter measuring frequency combination method to achieve the input signal frequency measurement improves measurement

4、accuracy compared with the corresponding device, chip and divider to complete the required supporting single chip system features. By measuring the results of comparative analysis of the sources of measurement error, proposed measures to be taken to reduce the errors. Frequency Meter features simple

5、 structure, low cost, measurement, higher accuracy, etc., suitable for measuring low frequency signals. Keywords: microcontroller; digital frequency meter; measurement frequency,；measured amplitude；polarity test 目錄一、系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì).41.主要單元方案論證與比較452. 總體方案設(shè)計(jì)7二、主要單元模塊設(shè)計(jì)及分析71各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)72. 電路參數(shù)的計(jì)算及元器件的選擇：1

6、03. 特殊器件的介紹:104. 各單元模塊的聯(lián)接12三、軟件設(shè)計(jì)與分析121.總體流程圖122.頻率計(jì)測(cè)頻部分133、頻率計(jì)的測(cè)幅部分144頻率計(jì)的極性測(cè)量部分155.頻率計(jì)的按鍵控制部分16四、測(cè)試儀器與系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果分析161.測(cè)試儀器162.測(cè)試方法163.系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果與分析174. 誤差分析：185.系統(tǒng)功能及指標(biāo)數(shù)分析18五、設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì)19六、參考文獻(xiàn)19一、系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)1.主要單元方案論證與比較本設(shè)計(jì)為一自適應(yīng)數(shù)字頻率計(jì)，可以自動(dòng)判別輸入周期頻率信號(hào)（5Hz-10k）的特性（單極性或雙極性信號(hào)、信號(hào)的頻率、信號(hào)幅度）。輸入信號(hào)：正弦波、方波（單極性或雙極性），三角波、鋸齒波

7、、正向輸入峰值（0.5-5v）。要求：頻率測(cè)量誤差小于1%（頻率測(cè)量低頻采用計(jì)時(shí)，高頻采用計(jì)數(shù)），用4位數(shù)碼顯示，自動(dòng)切換顯示小數(shù)點(diǎn)及顯示單位；幅度測(cè)量誤差小于10%.自動(dòng)切換顯示小數(shù)點(diǎn)及顯示單位。分析題目可見(jiàn)，本設(shè)計(jì)主要解決對(duì)輸入信號(hào)頻率、幅度和極性測(cè)量三個(gè)主要問(wèn)題。以下的方案論證也據(jù)此展開(kāi)。（1）測(cè)頻電路的方案選擇方案一：采用頻率計(jì)模塊(如ICM 7216) 構(gòu)成, 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 量程可以自動(dòng)切換。(如圖1.1.1所示)模擬信號(hào)ICM7216并聯(lián)振蕩回路選擇開(kāi)關(guān)LED顯示圖1.1.1采用頻率計(jì)模塊構(gòu)成原理框圖ICM 7216 內(nèi)部帶有放大整形電路, 可以直接輸入模擬信號(hào)。外部振蕩部分選

8、用一塊高精度晶振體和兩個(gè)低溫系數(shù)電容構(gòu)成10MHz 并聯(lián)振蕩電路。用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇10m s, 011s, 1s, 10s 四種閘門(mén)時(shí)間, 同時(shí)量程自動(dòng)切換, 直接點(diǎn)亮LED。方案二：直接測(cè)頻法。系統(tǒng)采用可編程邏輯器件(PLD, 如A TV2500) 作為信號(hào)處理及系統(tǒng)控制核心, 完成包括計(jì)數(shù)、門(mén)控、顯示等一系列工作。該方案利用了PLD 的可編程和大規(guī)模集成的特點(diǎn), 使電路大為簡(jiǎn)化, 但此題使用PLD 則不能充分發(fā)揮其特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì), 并且測(cè)量精度不夠高, 導(dǎo)致系統(tǒng)性能價(jià)格比降低、系統(tǒng)功能擴(kuò)展受到限制。方案三：系統(tǒng)采用MCS251 系列單片機(jī)89C52 作為控制核心, 用比較器結(jié)合分頻送入單片機(jī)測(cè)量

9、。（見(jiàn)圖1.1.2）電壓跟隨器濾波處 理電壓跟隨器分頻處理選擇開(kāi)關(guān)CD4051單片機(jī)STC89C52LED顯示圖1.1.2 測(cè)頻原理框圖（方案三）由于單片機(jī)的計(jì)數(shù)頻率上限較低(12MHz 晶振時(shí)約500kHz) , 所以需對(duì)高頻被測(cè)信號(hào)進(jìn)行硬件欲分頻處理, 89C52則完成運(yùn)算、控制及顯示功能。由于使用了單片機(jī), 使整個(gè)系統(tǒng)具有極為靈活的可編程性, 能方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展與改進(jìn)。以上方案均需使用小信號(hào)放大、整形通道電路來(lái)提高系統(tǒng)的測(cè)量精度和靈敏度。比較以上三種方案，顯然方案二要比方案一簡(jiǎn)潔、新穎, 但從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求上看, 要實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量范圍5Hz10KHz。要達(dá)到誤差1% 的目的,

10、 而使用直接測(cè)頻的方法, 要達(dá)到這個(gè)測(cè)量精度,需要主門(mén)連續(xù)開(kāi)啟1 000s, 由此可見(jiàn), 直接測(cè)頻方法對(duì)低頻測(cè)量是不現(xiàn)實(shí)的, 而采用帶有運(yùn)算器的單片機(jī)則可以很容易地解決這個(gè)問(wèn)題, 實(shí)現(xiàn)課題要求。故選用方案三, 也就是采用74LS393將信號(hào)進(jìn)行分頻處理后，再用CD4051將輸入信號(hào)送入單片機(jī)89C52完成運(yùn)算、控制及顯示功能。（2）.測(cè)幅部分方案方案一：利用高速AD采集峰值，進(jìn)行幅值測(cè)量。（見(jiàn)圖1.1.3）輸入信號(hào)A/D采樣FPGA處理幅值顯示圖1.1.3高速AD采集峰值測(cè)幅原理示意圖將輸入信號(hào)進(jìn)行A/D采樣，送FPGA或單片機(jī)分析和處理，得到輸入信號(hào)的信號(hào)的峰值，該方案準(zhǔn)確度高，但是加大了軟

11、件部分的工程量。方案二：用由二極管和電阻電容構(gòu)成的普通峰值檢波電路來(lái)檢波測(cè)量輸入信號(hào)的幅值。頻幅度測(cè)量最基本的形式, 就是將連續(xù)變化的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成與交流信號(hào)的某些參數(shù)(如峰值、平均值或者均方根值) 成比例的直流電壓來(lái)進(jìn)行測(cè)量（如圖1.1.4）圖1.1.4峰值檢波電路方案三：利用壓頻轉(zhuǎn)換芯片，將電壓轉(zhuǎn)化為頻率送入單片機(jī)測(cè)量。方案四：利用檢波電路檢測(cè)到輸入信號(hào)的幅值，在后級(jí)電路接ADC0804進(jìn)行轉(zhuǎn)換，送入單片機(jī)處理測(cè)量輸入信號(hào)幅值。（具體原理示意圖見(jiàn)圖1.1.5）輸入級(jí)濾波電容放電開(kāi)關(guān)模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī)檢波電路圖1.1.5幅值測(cè)量原理示意圖綜以上方案：方案一雖準(zhǔn)確度高，但是加大了軟件部分的工程量，

12、而且成本較高，更適用于精密儀器的制作；若直接采用檢波電路來(lái)檢波，效果將很差；而方案三和方案四比較，方案四不僅器件成本低，節(jié)約元件，而且精度高、電路靈活，故在本設(shè)計(jì)中采用第四種方案。（3）.極性測(cè)量方案方案一：設(shè)計(jì)CPLD單雙極性碼轉(zhuǎn)換電路測(cè)量輸入信號(hào)極性，該極性轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)主要包含分頻模塊、信號(hào)波形模塊和狀態(tài)形成模塊3部分。方案二：利用電壓比較器送入單片機(jī)進(jìn)行處理，測(cè)量輸入信號(hào)極性。（見(jiàn)圖1.1.6）輸入信號(hào)電壓跟隨器單片機(jī)STC89C52顯示極性(only或double)圖1.1.6方案二測(cè)極原理示意圖比較以上兩種方案，方案一精度雖極高，但設(shè)計(jì)復(fù)雜、器件成本高，主要用于高精度測(cè)量?jī)x器的制作

13、，故選擇方案二用電壓比較器進(jìn)行測(cè)量。（4）.測(cè)量結(jié)果顯示方案方案一：液晶顯示。方案二：LED數(shù)碼管結(jié)合二極管顯示輸出結(jié)果。(具體顯示方案見(jiàn)圖1.1.7)各部分處理結(jié)果LED、二極管顯示頻率顯示幅值顯示極性顯示赫茲顯示：HK赫茲顯示：H+D3亮伏顯示：U豪伏顯示：U+D3亮雙極性：DUOBLE單極性：ONIY圖1.1.7 LED顯示方案設(shè)計(jì)以上兩個(gè)方案中，液晶顯示雖界面友好，但增加了編程難度且液晶調(diào)試也具有一定難度。方案二中雖元件普通，但也能實(shí)現(xiàn)所要求的顯示，而且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、器件成本低，故采用方案二LED顯示。2. 總體方案設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)過(guò)仔細(xì)分析，充分考慮各種因素，制定了整體的設(shè)計(jì)方案：

14、系統(tǒng)采用MCS251 系列單片機(jī)89C52 作為控制核心,分測(cè)量輸入信號(hào)的頻率、幅度、極性三大模塊設(shè)計(jì)電路，測(cè)量時(shí)，將被測(cè)輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)相應(yīng)處理后送給單片機(jī)，通過(guò)程序控制計(jì)數(shù)等，驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示頻率值、顯示輸入信號(hào)幅值及極性。該頻率計(jì)采用測(cè)周期和測(cè)頻組合法實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的頻率測(cè)量提高了測(cè)量精度，用相應(yīng)比較器、芯片及分頻器輔助單片機(jī)系統(tǒng)完成所要求的功能。系統(tǒng)原理框圖如圖1.2.1所示。輸入信號(hào)單片機(jī)頻率測(cè)量電路幅值測(cè)量電路極性測(cè)量按鍵控制LED顯示圖1.2.1系統(tǒng)原理框圖二、主要單元模塊設(shè)計(jì)及分析1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)（1）.測(cè)頻部分的原理設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求自動(dòng)判別輸入周期頻率為5HZ-1

15、0K信號(hào), 擴(kuò)展要求輸入信號(hào)頻率范圍上限達(dá)到20KHz。由于單片機(jī)的計(jì)數(shù)頻率上限較低(12MHz 晶振時(shí)，約500kHz) , 所以需對(duì)高頻被測(cè)信號(hào)進(jìn)行硬件欲分頻處理,采用74LS393進(jìn)行分頻處理后，再用CD4051將輸入信號(hào)送入核心控制器件單片機(jī)STC89C52完成運(yùn)算、控制及顯示功能。為了提高頻率的測(cè)量精度，所以在信號(hào)輸入后首先設(shè)置電壓跟隨器以增大輸入阻抗，其后接電容進(jìn)行對(duì)信號(hào)的濾波處理。將濾波后的信號(hào)接入電壓比較器，使輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，從而方便對(duì)信號(hào)頻率的測(cè)量。電路原理圖如圖2.1.1所示。圖2.1.1測(cè)頻原理圖（2）.測(cè)幅部分的原理設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目要求測(cè)量輸入信號(hào)：正弦波、方波（單

16、極性或雙極性）、三角波、鋸齒波、正向輸入峰值（0.5-5v）的幅值。首先以運(yùn)放LM324構(gòu)成的電壓跟隨器作為輸入級(jí)，此處的電壓跟隨器即做緩沖隔離級(jí)，同時(shí)提高輸入阻抗為應(yīng)用高品質(zhì)的電容提供保證。將信號(hào)經(jīng)過(guò)電容做濾波處理后，送由二極管、電阻電容構(gòu)成的檢波電路進(jìn)行幅值的初步測(cè)量；為有效減小信號(hào)在前級(jí)檢波電路輸出電阻的損耗，于是又在其后設(shè)定電壓跟隨器作為緩沖隔離級(jí)。被處理信號(hào)經(jīng)ADC0804轉(zhuǎn)換后，送入單片機(jī)P1.0口處理、測(cè)量輸入信號(hào)的準(zhǔn)確幅值并顯示（實(shí)現(xiàn)流程圖見(jiàn)圖1.1.5）。具體實(shí)現(xiàn)原理圖如圖2.1.2所示。圖2.1.2 測(cè)幅電路原理圖（3）.極性測(cè)量設(shè)計(jì)題目要求頻率計(jì)可以自動(dòng)判別輸入周期頻率信

17、號(hào)的極性：?jiǎn)螛O性或雙極性信號(hào)。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析和方案論證，在本設(shè)計(jì)中極性測(cè)量部分以電壓跟隨器作為輸入級(jí)，以運(yùn)放LM339構(gòu)成的電壓比較器作為極性信息采集的核心器件送入單片機(jī)P3.0口測(cè)量并顯示。設(shè)計(jì)原理圖如圖2.1.3所示。圖2.1.3 測(cè)極電路原理圖(4).單片機(jī)系統(tǒng)及顯示部分此部分主要由單片機(jī)控制LED數(shù)碼管顯示輸入信號(hào)特性的相應(yīng)單位，并設(shè)置二極管進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)現(xiàn)輔助顯示功能。具體原理圖見(jiàn)圖2.1.4：圖2.1.4 單片機(jī)系統(tǒng)及顯示模塊（5）電源供電模塊(電路設(shè)計(jì)如圖2.1.5所示)圖2.1.5電源供電模塊圖2. 電路參數(shù)的計(jì)算及元器件的選擇：（1）測(cè)幅電路參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)于測(cè)幅電路，由于要求的頻率f

18、很低，所以充電電容應(yīng)盡量大，但另一方面充電電容大了根據(jù)公式充電的速度會(huì)降低。同時(shí)，為了盡量減小濾波電容的壓降，根據(jù)公式所以應(yīng)濾波電容的電容C1與充電電容的電容C2的比值應(yīng)盡量大。故綜上考慮。選取C1=2200UF, C2=22UF。檢波電路公式分別見(jiàn)公式1、2、3.，公式1,公式2；公式3直流負(fù)載電阻低頻交流負(fù)載高頻交流負(fù)載（2）發(fā)光二級(jí)管電路設(shè)計(jì)由于發(fā)光二級(jí)管的工作電流I為520mA，工作時(shí)的電壓U1為1.7v左右，而供電電壓U2為5v,所以電阻R上的電壓，所以根據(jù)公式得R的取值范圍為165626。但由于實(shí)際情況下發(fā)光二級(jí)管的電壓會(huì)比1.7V低。而工作電流也不需要達(dá)到5mA。所以選用1k的電

19、阻，主要是1k的電阻很常用而且與626相差不大。（3）電壓跟隨器電壓跟隨器的輸入阻抗；因?yàn)楹艽螅砸话闱闆r下Ri很大。所以利用電壓跟隨器可以提高輸入阻抗，從而減小其它電路對(duì)其夠成的影響。達(dá)到相互隔離的效果。電壓跟隨器采用最常用的LM324。該芯片能滿(mǎn)足一般的要求，而且價(jià)格便宜，供電范圍也很寬，加之電路沒(méi)有很特殊的要求。（4）過(guò)零比較器采用LM339，因?yàn)長(zhǎng)M339為專(zhuān)業(yè)比較器且一個(gè)芯片里集成了四個(gè)，而且很常用。（5）分頻電路分頻電路選用74LS393和CD4051組合。74LS393內(nèi)部集成了兩個(gè)4位計(jì)數(shù)器，通過(guò)自身的級(jí)聯(lián)便可以變成8位計(jì)數(shù)器。即可提供8路不同分頻的頻率。而CD4051剛好是

20、8選一數(shù)據(jù)選擇器。3. 特殊器件的介紹:74LS393介紹（在本設(shè)計(jì)中用于在高頻段分頻）（1）74LS393 簡(jiǎn)要說(shuō)明: 393為兩個(gè) 4 位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，共有 54/74393 和 54/74LS393 兩種線(xiàn)路結(jié)構(gòu) 型式,其主要電器特性的典型值如表2.3.1所示(不同廠家具體值有差別):表2.3.1 74LS電器特性的典型值型號(hào)fCPD54393/7439335MHz190mW54LS393/74LS39335MHz75mW異步清零端（1clear,2clear）為高電平時(shí)，不管時(shí)鐘端 1A，2A 狀態(tài)如何，即可以 完成清除功能。 當(dāng) 1clear,2clear 為低電平時(shí)，在 1A,2A

21、 脈沖下降沿作用下進(jìn)行計(jì)數(shù)操作。 （2）引出端符號(hào)： 1A、2A 時(shí)鐘輸入端（下降沿有效） 1clear,2clear 異步清零端 1Qa1Qd、2Qa2Qb 輸出端（3）外接管腿圖（見(jiàn)圖2.3.2）：（4）極限值：電源電壓7V; 54/74LS393 的 1A,2A5.5V；54/74LS393的 1clear,2clear7V; 工作環(huán)境溫度070；存儲(chǔ)溫度-65150真值表（如表2.3.3）：圖2.3.2 74LS393真值表圖2.3.3 74LS393外接管腿圖4. 各單元模塊的聯(lián)接（見(jiàn)圖2.3.4所示）。輸入信號(hào)電壓跟隨器濾波處理檢波電路LM339電壓比較器測(cè)極74LS393分頻CD

22、4051選擇開(kāi)關(guān)電壓比較器ADC0804數(shù)模轉(zhuǎn)換單片機(jī)處理顯示模塊測(cè)頻部分測(cè)幅部分圖2.3.4各單元模塊的聯(lián)接圖三、軟件設(shè)計(jì)與分析1.總體流程圖軟件的總體流程如圖3.1.1所示。它主要由頻率計(jì)測(cè)頻、測(cè)幅、測(cè)極性級(jí)、按鍵控制和結(jié)果顯示五大模塊組成。變量的申明及初始化測(cè)頻測(cè)幅測(cè)級(jí)按鍵顯示開(kāi)始圖3.1.1總體流程圖2.頻率計(jì)測(cè)頻部分（1）軟件程序是在Multisim 8仿真配合下完成的，如圖3.2.1是1k的仿真：（d1亮說(shuō)明單位是khz）（比較準(zhǔn)確）圖3.2.1 頻率部分的仿真測(cè)試圖（2）頻率計(jì)測(cè)頻部分程序流程圖如圖3.1.3所示。開(kāi)始計(jì)時(shí)測(cè)頻F計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)測(cè)頻F計(jì)時(shí)Yes：F計(jì)數(shù)10k？Yes：分頻

23、Yes：M=2F計(jì)數(shù)1k？No：M=M*2No：F=F(計(jì)數(shù))*MNo：F=F（計(jì)時(shí)）M=0？圖3.2.2測(cè)頻部分程序流程圖3、頻率計(jì)的測(cè)幅部分（1）頻率計(jì)測(cè)幅部分流程圖如圖3.3.1所示。 （2）如圖3.3.2所示是在峰值為0.41v時(shí)的仿真。開(kāi)始打開(kāi)AD讀取AD關(guān)閉AD圖3.3.1測(cè)幅部分流程圖圖3.3.2測(cè)幅部分的軟件仿真圖4頻率計(jì)的極性測(cè)量部分（如圖3.3.3）開(kāi)始b=0 ?P3_0下降沿？No：?jiǎn)螛O性（only）Yes：b=1雙極性(double)圖3.3.3極性測(cè)量軟件流程圖5.頻率計(jì)的按鍵控制部分按鍵 ?Yes：Key+Key=3 ？No：保持顯示Yes：Key=0No：顯示更新

24、開(kāi)始圖3.3.4按鍵控制軟件流程圖四、測(cè)試儀器與系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果分析1.測(cè)試儀器直流穩(wěn)壓電源、DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字示波器、多功能萬(wàn)用板。2.測(cè)試方法（1）分部與聯(lián)調(diào)先對(duì)設(shè)計(jì)的硬件進(jìn)行調(diào)試，達(dá)到預(yù)期硬件效果；軟件模塊行進(jìn)仿真測(cè)試，使其達(dá)到預(yù)期效果；然后將軟件載入硬件之中進(jìn)行設(shè)計(jì)的聯(lián)調(diào)。（2）功能測(cè)試在5V電源供電情況下，用DDS輸入信號(hào)，示波器監(jiān)測(cè)顯示輸出波形，在波形不失真前提下，依次對(duì)輸入信號(hào)的頻率、幅值、極性進(jìn)行驗(yàn)證。 （3）性能測(cè)試在功能測(cè)試的基礎(chǔ)上，對(duì)頻率計(jì)的性能進(jìn)行測(cè)試，以提高其測(cè)量精度。3.系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果與分析（1）測(cè)頻部分?jǐn)?shù)據(jù)記錄（見(jiàn)表4.1）頻率波形5hz7.5hz50hz55h

25、z505hz1k5k6.6k10k12.5k15k正弦波5.127.5650.154.85031k5.02k6.63k10k12.6k15.2k方波5.057.4649.854.95071k5.02k6.62k10k12.6k15.1k三角波5.107.6449.855.15071k5.02k6.62k10k12.6k15.2k鋸齒波5.177.7050.054.75071k5.01k6.62k10k12.6k15.2k平均誤差/( %)0.0220.0120.0010.0020.0020.0000.0030.0030.0010.0010.001（2）測(cè)幅部分?jǐn)?shù)據(jù)記錄頻率為15khz時(shí)（表4.

26、1所示）：表4.1測(cè)幅部分?jǐn)?shù)據(jù)記錄表I幅值形波1v（vpp）2.5v（vpp）4v（vpp）6v（vpp）7.5v（vpp）正弦波（峰值）481mv1.24v1.99v2.67v2.75v方波（峰值）520mv1.28v2.08v2.85v2.97v三角波（峰值）481mv1.20v1.99v2.57v3.97v鋸齒波（峰值）461mv1.16v1.71v2.23v3.97v平均誤差/(%)2.82.42.814.08.9頻率為5khz時(shí)（表4.2所示）：表4.2測(cè)幅部分?jǐn)?shù)據(jù)記錄表II幅值形波1v（vpp）2.5v（vpp）4v（vpp）6v（vpp）7.5v（vpp）正弦波（峰值）481mv

27、1.22v1.93v2.95v3.79v方波（峰值）540mv1.28v2.01v3.03v3.79v三角波（峰值）481mv1.20v1.93v2.89v3.69v鋸齒波（峰值）461mv1.16v1.81v2.81v3.46v平均誤差/(%)1.92.84.02.70.6頻率為500hz時(shí)（表4.3所示）表4.3測(cè)幅部分?jǐn)?shù)據(jù)記錄表III幅值形波1v（vpp）2.5v（vpp）4v（vpp）6v（vpp）7.5v（vpp）正弦波（峰值）481mv1.22v1.97v2.95v3.59v方波（峰值）540mv1.28v2.03v3.03v3.37v三角波（峰值）461mv1.18v1.93v2

28、.91v3.63v鋸齒波（峰值）461mv1.18v1.93v2.89v3.63v平均誤差/(%)2.82.87.91.85.2（3）極性測(cè)量記錄（表4.4所示）表4.5極性測(cè)量記錄表結(jié)果極性理論結(jié)果測(cè)試結(jié)果單極性O(shè)nlyOnly雙極性DoubleDouble4. 誤差分析：（1）軟件誤差分析:頻率計(jì)算公式：f=n/t;其中f代表頻率，其中n代表下降沿個(gè)數(shù)，t代表時(shí)間。低頻采用計(jì)時(shí)（即固定n，采集時(shí)間t）；高頻采用計(jì)數(shù)（即固定時(shí)間t，采集n）。在低頻時(shí)由于t并不是連續(xù)的即由于我們采用的最小10ms計(jì)時(shí)，所以出來(lái)的時(shí)間都只是10ms的整數(shù)倍。而在高頻時(shí)采用的中斷計(jì)數(shù)，由于頻率f很高。中斷次數(shù)很頻

29、繁，從而導(dǎo)致在一個(gè)執(zhí)行周期內(nèi)有多次中斷，從而使n大于真正的值。這也是導(dǎo)致頻率超過(guò)16khz開(kāi)始閃的主要原因。（2）硬件誤差分析：由于LM324供電不足（+5V供電）且LM324并非理想器件導(dǎo)致峰值大于3.7V左右就開(kāi)始明顯失真（截頂失真），從而導(dǎo)致幅值大于3.7V以后都明顯不準(zhǔn)。同時(shí)LM324還受頻率的影響，尤其是高頻，同時(shí)高頻時(shí)電路的干擾增大，從而導(dǎo)致在高頻時(shí)能準(zhǔn)確測(cè)量的幅值更低，范圍跟窄。過(guò)零比較器LM339并非理想器件加之干擾，使得過(guò)零比較變成非過(guò)零比較，從而使得占空比不是50%而且隨著頻率的增高占空比會(huì)更加的改變，同時(shí)比較器和電路的不穩(wěn)定使得過(guò)零比較后電壓被一定的抬高（尤其是高頻）。這使得頻率測(cè)量和極性測(cè)量出現(xiàn)誤差。同時(shí)電源的濾波設(shè)計(jì)的不是很好。5.系統(tǒng)功能及指標(biāo)數(shù)分析（見(jiàn)表4.6所示）表4.6 系統(tǒng)功能及指標(biāo)數(shù)分析表測(cè)試項(xiàng)目題目要求測(cè)試結(jié)果基本部分信號(hào)頻率5hz10khz5hz10khz（優(yōu)）頻率峰值0.5v5v200mv3.5v頻率極性單極性和雙極性?xún)?yōu)發(fā)揮部分信號(hào)頻率5hz20khz5hz17khz頻率峰值提高精度已達(dá)到要求