基于單片機(jī)的簡單頻率計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告報(bào)告

1、-PAGE 12. z單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 頻率計(jì)目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3084567221功能分析與設(shè)計(jì)目標(biāo) PAGEREF _Toc308456722 h 1HYPERLINK l _Toc3084567232 頻率計(jì)的硬件電路設(shè)計(jì)3HYPERLINK l _Toc3084567252.1 控制、計(jì)數(shù)電路3HYPERLINK l _Toc3084567262.2 譯碼顯示電路5HYPERLINK l _Toc3084567283頻率計(jì)的軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試6HYPERLINK l _Toc3084567293.1 軟件設(shè)計(jì)介紹6HYP

2、ERLINK l _Toc3084567303.2 程序框圖8HYPERLINK l _Toc3084567313.3 功能實(shí)現(xiàn)具體過程8 3.4 測試數(shù)據(jù)處理，圖表及現(xiàn)象描述10HYPERLINK l _Toc3084567324討論11HYPERLINK l _Toc3084567325心得與建議126 附錄程序及注釋13-. z1功能分析與設(shè)計(jì)目標(biāo)背景：在電子技術(shù)中，頻率是最根本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的測量就顯得更為重要。為了實(shí)現(xiàn)智能化的計(jì)數(shù)測頻，實(shí)現(xiàn)一個(gè)寬領(lǐng)域、高精度的頻率計(jì),一種有效的方法是將單片機(jī)用于頻率計(jì)的設(shè)計(jì)當(dāng)中。用單片機(jī)來

3、做控制電路的數(shù)字頻率計(jì)測量頻率精度高，測量頻率的圍得到很大的提高。題目要求：用兩種方法檢測m，T要求顯示單位時(shí)間的脈沖數(shù)或一個(gè)脈沖的周期。設(shè)計(jì)分析：電子計(jì)數(shù)式的測頻方法主要有以下幾種：脈沖數(shù)定時(shí)測頻法(M法)，脈沖周期測頻法(T法)，脈沖數(shù)倍頻測頻法(AM法)，脈沖數(shù)分頻測頻法(AT法)，脈沖平均周期測頻法(M/T法)，多周期同步測頻法。下面是幾種方案的具體方法介紹。脈沖數(shù)定時(shí)測頻法(M法)：此法是記錄在確定時(shí)間Tc待測信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)M*，則待測頻率為：F*=M*/Tc脈沖周期測頻法(T法)：此法是在待測信號(hào)的一個(gè)周期T*，記錄標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)變化次數(shù)Mo。這種方法測出的頻率是：F*=Mo/T*脈

4、沖數(shù)倍頻測頻法(AM法)：此法是為克制M法在低頻測量時(shí)精度不高的缺陷開展起來的。通過A倍頻，把待測信號(hào)頻率放大A倍，以提高測量精度。其待測頻率為：F*=M*/ATo脈沖數(shù)分頻測頻法(AT法)：此法是為了提高T法高頻測量時(shí)的精度形成的。由于T法測量時(shí)要求待測信號(hào)的周期不能太短，所以可通過A分頻使待測信號(hào)的周期擴(kuò)大A倍，所測頻率為：F*=AMo/T*脈沖平均周期測頻法(M/T法)：此法是在閘門時(shí)間Tc，同時(shí)用兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別記錄待測信號(hào)的脈沖數(shù)M*和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的脈沖數(shù)Mo。假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率為Fo，則待測信號(hào)頻率為：F*=FoM*/Mo多周期同步測頻法：是由閘門時(shí)間Tc與同步門控時(shí)間Td共同控制計(jì)數(shù)器

5、計(jì)數(shù)的一種測量方法，待測信號(hào)頻率與M/T法一樣。以上幾種方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)：脈沖數(shù)定時(shí)測頻法，時(shí)間Tc為準(zhǔn)確值，測量的精度主要取決于計(jì)數(shù)M*的誤差。其特點(diǎn)在于：測量方法簡單，測量精度與待測信號(hào)頻率和門控時(shí)間有關(guān)，當(dāng)待測信號(hào)頻率較低時(shí)，誤差較大。脈沖周期測頻法，此法的特點(diǎn)是低頻檢測時(shí)精度高，但當(dāng)高頻檢測時(shí)誤差較大。脈沖數(shù)倍頻測頻法，其特點(diǎn)是待測信號(hào)脈沖間隔減小，間隔誤差降低；精度比M法高A倍，但控制電路較復(fù)雜。脈沖數(shù)分頻測頻法，其特點(diǎn)是高頻測量精度比T法高A倍，但控制電路也較復(fù)雜。脈沖平均周期測頻法，此法在測高頻時(shí)精度較高，但在測低頻信號(hào)時(shí)精度較低。多周期同步測頻法，此法的優(yōu)點(diǎn)是，閘門時(shí)間與被測信

6、號(hào)同步，消除了對(duì)被測信號(hào)計(jì)數(shù)產(chǎn)生的1個(gè)字誤差，測量精度大大提高，且測量精度與待測信號(hào)的頻率無關(guān)，到達(dá)了在整個(gè)測量頻段等精度測量。 功能描述：由于水平有限，本次設(shè)計(jì)采用相對(duì)簡單的M法和T法兩種方法測量簡單方波的頻率或脈寬由于是輸入簡單方波信號(hào)，省去了被測輸入信號(hào)通過脈沖形成電路進(jìn)展放大與整形這個(gè)步驟。利用AT89C51單片機(jī)的T0、T1的定時(shí)計(jì)數(shù)器功能，來完成對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)展頻率計(jì)數(shù)或脈寬計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)的頻率結(jié)果通過5位八段LED數(shù)碼管顯示器顯示出來。設(shè)計(jì)指標(biāo)：M法由于T0、T1對(duì)外部脈沖信號(hào)的最高計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24，而振蕩頻率為12MHz，得M法最高計(jì)數(shù)頻率為500KHz，而本設(shè)計(jì)設(shè)

7、定最高計(jì)數(shù)頻率即為500KHz。誤差要求盡量小。T法僅設(shè)定能測的外部脈寬圍為6553620us，以使定時(shí)計(jì)數(shù)器在不產(chǎn)生溢出中斷的情況下進(jìn)展測量。本設(shè)計(jì)的頻率測量誤差要求盡量小，實(shí)踐證明誤差控制在1/100圍。2頻率計(jì)的硬件電路設(shè)計(jì)原理介紹 放大整形電路 控制門電路 計(jì)數(shù)器電路 譯碼顯示電路待測信號(hào)圖2-1 數(shù)字式頻率計(jì)原理框圖由上圖可以看出，待測信號(hào)經(jīng)過放大整形電路后得到一個(gè)待測信號(hào)的脈沖信號(hào)，然后通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，可得到需要的頻率值，最后送入譯碼顯示電路中顯示出來。但是控制局部相對(duì)重要，它在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中起至關(guān)重要的作用。本設(shè)計(jì)控制電路和計(jì)數(shù)器電路以AT89C51為核心，譯碼顯示電路采用單片

8、機(jī)靜態(tài)顯示計(jì)數(shù)來顯示，采用5位七段LED數(shù)碼管顯示器。下面分節(jié)介紹各局部硬件電路：2.1 控制、計(jì)數(shù)電路單片機(jī)作為控制系統(tǒng)和計(jì)數(shù)器，是本次設(shè)計(jì)的最重要的局部，AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種

9、靈活性高且價(jià)廉的方案。所以本次設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)。89C51單片機(jī), 它提供以下標(biāo)準(zhǔn)特征：4K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器，128字節(jié)的RAM，32條I/O線，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,，一個(gè)5中斷源兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷構(gòu)造，一個(gè)雙工的串行口，片上震蕩器和時(shí)鐘電路。其引腳說明如下：引腳說明：VCC：電源電壓。GND：接地。P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，作為輸出口用時(shí)，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)對(duì)0端口寫入1時(shí)，可以作為高阻抗輸入端使用。當(dāng)P0口訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的形式。在這種模式下，P0口具有部上拉電阻。在EPROM編程時(shí)，P

10、0口接收指令字節(jié)，同時(shí)輸出指令字節(jié)在程序校驗(yàn)時(shí)。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。P0口：P0口是一帶有部上拉電阻的8位雙向I/O口。P0口的輸出緩沖能承受或輸出4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)對(duì)P0口寫1時(shí)，它們被部的上拉電阻拉升為高電平，此時(shí)可以作為輸入端使用。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)，P0口因?yàn)椴看嬖谏侠娮?，所以?dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流IIL。P1口：P2是一帶有部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P1口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)向P1口寫1時(shí)，通過部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)椴看嬖谏侠娮瑁?個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流IIL。P2口在訪問外部程

11、序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器例如MOV* DPTR時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在這種情況下，P2口使用強(qiáng)大的部上拉電阻功能當(dāng)輸出1時(shí)。當(dāng)利用8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)例MOV* R1，P2口輸出特殊功能存放器的容。當(dāng)EPROM編程或校驗(yàn)時(shí)，P2口同時(shí)接收高8位地址和一些控制信號(hào)。P3口：P3是一帶有部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P3口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)向P3口寫1時(shí)，通過部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)椴看嬖谏侠娮瑁?個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流IIL。P3口同時(shí)具有AT89C51的多種特殊功能，P3.0的第二功能是

12、串行輸入口R*D， P3.1的第二功能是串行輸出口T*D， P3.2的第二功能是外部中斷0，P3.3的第二功能是外部中斷1，P3.4的第二功能是定時(shí)器T0，P3.5的第二功能是定時(shí)器T1，P3.6的第二功能是外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通/WR，P3.7的第二功能是外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通/RD。M法主要使用管腳為P3.0、P3.1以及P3.5。其具體使用方法如下：P3.0口與存放器74LS164的A，B端口連接，串行輸出待顯示的數(shù)據(jù)。P3.1口接移位存放器74LS164的CLK(第8引腳)，輸出同步時(shí)鐘信號(hào)。P35口(即T1)輸入脈沖信號(hào)。T法主要使用管腳為P2.0、P3.0、P3.1以及P3.3。其具體

13、使用方法如下：P2.0口接開關(guān)用于控制何時(shí)輸出顯示脈寬時(shí)間。P3.0口與存放器74LS164的A，B端口連接，串行輸出待顯示的數(shù)據(jù)。P3.1口接移位存放器74LS164的CLK(第8引腳)，輸出同步時(shí)鐘信號(hào)。P35口(即T1)輸入脈沖信號(hào)。2.2 譯碼顯示電路顯示電路采用靜態(tài)顯示方式。頻率測量結(jié)果經(jīng)過譯碼,通過89C51 的串行口送出。串行口工作于模式0 ,即同步移位存放器方式。這時(shí)從89C51 的R*D(P3. 0) 輸出數(shù)據(jù),送至串入并出移位存放器74164 的數(shù)據(jù)輸入口A 和B ;從T*D( P3. 1) 輸出時(shí)鐘,送至74164 的時(shí)鐘輸入口CP。74164 將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù),

14、進(jìn)展鎖存。74164 輸出的8 位并行數(shù)據(jù)送至8 段L ED ,實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的顯示。使用這種方法主程序可不必掃描顯示器,從而單片機(jī)可以進(jìn)展下一次測量。這種方法也便于對(duì)顯示位數(shù)進(jìn)展擴(kuò)展。串行輸入并行輸出 7段LED74LS1643頻率計(jì)的軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試3.1 軟件設(shè)計(jì)介紹本設(shè)計(jì)過程使用到的軟件有：WAVE軟件模擬器，keil uVision2，protuse。軟件設(shè)計(jì)過程：在keil uVision2中輸入所編程序 ，保存為以.c為后綴的文件，新建工程，參加剛保存的文件，編譯，調(diào)試到程序編譯不顯示錯(cuò)誤。在option for target項(xiàng)中output中選中 creat he* files ，

15、重新編譯程序，軟件生成以.he*為后綴的文件。 在protuse軟件中畫出所設(shè)計(jì)的電路模擬圖，加載入前面生成的以. He*為后綴的文件，運(yùn)行，觀察，調(diào)試數(shù)碼管顯示的數(shù)值，并與設(shè)置的輸入信號(hào)頻率作比擬，調(diào)試，分析誤差產(chǎn)生原因，改良程序與電路圖。使用偉福軟件編譯所設(shè)計(jì)的c程序，調(diào)試到正確無誤。并最終通過硬件來驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的頻率計(jì)是否到達(dá)先前設(shè)定的設(shè)計(jì)指標(biāo)。圖示：Keil軟件程序設(shè)計(jì) Protuse軟件模擬 Protuse是數(shù)字電路模擬常用的工具，方便易用，如圖是工作窗口：3.2 程序框圖 T法:M法:開場開場初始化程序且TH1=0,TL1=0初始化程序，初始化數(shù)組、中間量延時(shí)程序，數(shù)碼管顯示函數(shù)延時(shí)

16、子程序、數(shù)碼管顯示函數(shù)定義外部輸入方波到且=1，GATE=1,T1計(jì)時(shí) 定時(shí)計(jì)數(shù)器T0、T1初始化否=0？ 啟動(dòng)T0定時(shí)50ms，T1對(duì)方波計(jì)數(shù)否是T0溢出？停頓計(jì)數(shù)T1停頓計(jì)時(shí),數(shù)值輸出是 數(shù)值串行輸出靜態(tài)顯示 T1計(jì)數(shù)值輸出，靜態(tài)顯示 完畢完畢注：以上兩流程圖均只表示出程序設(shè)計(jì)的簡單流程，并且只表示出處理一次測量的過程，屢次測量重復(fù)以上步驟即可。具體細(xì)節(jié)或*些中間變量的賦值和對(duì)程序流程的影響詳細(xì)見程序注釋。3.3 功能實(shí)現(xiàn)具體過程M法具體過程：T0定時(shí)50ms，T1對(duì)方波的計(jì)數(shù)，數(shù)值串行輸出和靜態(tài)顯示三大局部容，此外還要附加延時(shí)程序以使靜態(tài)顯示數(shù)值穩(wěn)定等。具體描述如下：T0 實(shí)現(xiàn)50ms定

17、時(shí)：采用12 MHz的晶體振蕩器的情況下，一秒的定時(shí)已超過了定時(shí)器可提供的最大定時(shí)值。為了實(shí)現(xiàn)一秒的定時(shí)，采用定時(shí)和計(jì)數(shù)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)。選用定時(shí)計(jì)數(shù)器T0作定時(shí)器，工作于方式1產(chǎn)生50 ms的定時(shí)，定時(shí)完成所得的計(jì)數(shù)值乘以20即為所測信號(hào)頻率。T1計(jì)數(shù)局部:將定時(shí)器計(jì)數(shù)器的方式存放器TMOD，用軟件賦初值51H，即01010001B。這時(shí)定時(shí)器計(jì)數(shù)器1采用工作方式1，方式選擇位CT設(shè)為1，即設(shè)T1為16位計(jì)數(shù)器。定時(shí)器計(jì)數(shù)器O采用工作方式1，CT設(shè)為0，即設(shè)TO為16位定時(shí)器。計(jì)算計(jì)數(shù)初值：設(shè)計(jì)數(shù)初值為m，本設(shè)計(jì)采用12 MHz的晶振。機(jī)器周期=12(1晶振頻率)，得等式。所以計(jì)數(shù)初值m=1

18、5536。當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器T1設(shè)定為計(jì)數(shù)方式時(shí)，其計(jì)數(shù)脈沖是來源T1端口的外部事件。當(dāng)T1端口上出現(xiàn)由1(高電平)到0(低電平)的負(fù)跳變脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器則加1計(jì)數(shù)。計(jì)算機(jī)是在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2狀態(tài)時(shí)采樣T1端口，當(dāng)前一個(gè)機(jī)器周期采樣為1且后一個(gè)機(jī)器周期采樣為0時(shí)，計(jì)數(shù)器加1計(jì)數(shù)。計(jì)算機(jī)需用兩個(gè)機(jī)器周期來識(shí)別1次計(jì)數(shù)，因而最大計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的124。在采用12 MHz晶振的情況下，單片機(jī)最大計(jì)數(shù)速度為05 MHz即500 kHz。另外，此處對(duì)外部事件計(jì)數(shù)脈沖的占空比(即脈沖的持續(xù)寬度)無特殊要求，但必須保證所給出的高電平在其改變之前至少被采樣1次，即至少保持1個(gè)完整的機(jī)器周期。由此可見，從T

19、1口輸入脈沖信號(hào)，T1可實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)。數(shù)值串行輸出和靜態(tài)顯示此局部用到了單片機(jī)的串行輸出口P3.0與P3.1.串行口控制存放器SCON設(shè)置為0*00，即工作方式0同步移位存放器輸入輸出方式。串行數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)值通過R*D輸出，而T*D用于輸出移位時(shí)鐘，作為5個(gè)74LS164的同步信號(hào)，74LS164用于擴(kuò)展并行輸出口，這種方式下，收發(fā)的數(shù)據(jù)為8位，低位在前，五起始位、奇偶校驗(yàn)位及停頓位，波特率固定為振蕩頻率的1/12。發(fā)送過程中，當(dāng)執(zhí)行一個(gè)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF的指令時(shí)，串行口把SBUF中的8為數(shù)據(jù)以1/12的波特率從R*DP3.0端輸出，發(fā)送完畢置中斷標(biāo)志TI=1，傳送過程中將8位數(shù)據(jù)

20、由低位到高位一位一位順序通過R*D輸出，并在T*D腳上輸出/12的移位時(shí)鐘。通過編碼09和error(錯(cuò)誤)的代號(hào)E(即當(dāng)超出量程顯示E)，并根據(jù)所得計(jì)數(shù)值的各位數(shù)值，向單片機(jī)外部依次串行輸出各位的編碼，通過74LS164的并行輸出并且依靠人眼的視覺暫留現(xiàn)象能夠在5位7段LED上同時(shí)顯示各位的數(shù)值。具體程序編寫，詳見本論文附上的程序及程序注釋。T法具體過程：由輸如方波脈沖信號(hào)，T1對(duì)方波信號(hào)的高電平局部計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)結(jié)果串行輸出和靜態(tài)顯示三大局部，與M法一樣，還要附加延時(shí)程序以使靜態(tài)顯示數(shù)值穩(wěn)定等。具體描述如下：由輸如方波脈沖信號(hào)方波信號(hào)通過管腳輸入檢測，此處該管腳相當(dāng)于對(duì)信號(hào)的監(jiān)測，通過軟件方式

21、告之單片機(jī)哪段時(shí)間輸入信號(hào)為高電平，哪段時(shí)間為低電平。以便控制T1計(jì)時(shí)的開場和停頓。T1對(duì)方波信號(hào)的高電平局部計(jì)時(shí)通過查詢方式，當(dāng)信號(hào)輸入管腳為1即高電平時(shí)進(jìn)展計(jì)時(shí)，設(shè)置TMOD值為0*90，即T1為方式1的16位定時(shí)器也可設(shè)置為計(jì)數(shù)器，效果一樣，且T1受GATE位的影響：因?yàn)镚ATE=1，只有為高電平且由軟件使TR1置一時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)器工作。正因?yàn)槿绱?，測量高電平脈寬顯得準(zhǔn)確可控。定時(shí)器計(jì)時(shí)完畢則可將數(shù)值輸出顯示。計(jì)時(shí)結(jié)果串行輸出和靜態(tài)顯示此局部容同M法一致，詳見M法的功能實(shí)現(xiàn)描述。3.4 測試數(shù)據(jù)處理，圖表及現(xiàn)象描述根據(jù)設(shè)計(jì)的程序連接好硬件電路，使用偉福硬件仿真器和實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)展測量。數(shù)據(jù)處

22、理：將輸入方波的頻率由小到大進(jìn)展變化，并讀出靜態(tài)顯示出的測量值與示波器顯示的測量值，比擬二者的差異，分析誤差隨輸入信號(hào)頻率的變化情況及誤差來源，提出改良方案。過程中要求對(duì)同一頻率的輸入方波進(jìn)展多組測量，取平均值f或T(頻率或周期)。軟硬件連接圖如下：M法T法現(xiàn)象描述： M法：示波器顯示數(shù)值與靜態(tài)顯示的數(shù)值十分吻合，誤差相當(dāng)小，一般在110Hz。本測量在低頻段的相對(duì)測量誤差較大。增大T可以提高測量精度，但在低頻段仍不能滿足要求。 T法：在低頻和高頻時(shí)誤差較大，在1KHz到一定圍誤差很小。理論上T法在低頻段精度高。但此次設(shè)計(jì)中反映的現(xiàn)象卻相反。初步分析為計(jì)時(shí)程序誤差太大，不夠合理。一個(gè)是采用的是查

23、詢方式，不易控制計(jì)時(shí)器何時(shí)開場計(jì)時(shí)和完畢，另外P2.0的按鍵延時(shí)等，誤差較大。總體而言的誤差分析：單片機(jī)計(jì)數(shù)速率的限制引起誤差。被測信號(hào)頻率越高，測量誤差越大，且所測信號(hào)頻率不能超過480 kHz。這是因?yàn)椴捎玫氖?2 MHz的晶振，單片機(jī)最大計(jì)數(shù)速度為500 kHz，所以當(dāng)被測信號(hào)越接近500 kHz時(shí)，測量結(jié)果與實(shí)際頻率的誤差就越大。而當(dāng)被測信號(hào)大于500 kHz時(shí)，頻率計(jì)將測不出信號(hào)頻率。(2)原理上存在1誤差。由于該設(shè)計(jì)是在計(jì)數(shù)門限時(shí)間一秒的頻率信號(hào)脈沖數(shù)，所以定時(shí)開場時(shí)的第一個(gè)脈沖和定時(shí)時(shí)間到時(shí)的最后一個(gè)脈沖信號(hào)是否被記錄，存在隨機(jī)性。這種誤差對(duì)測量頻率低的信號(hào)影響較大。由于D觸發(fā)器

24、必須在信號(hào)的上升沿才翻轉(zhuǎn)，故T0對(duì)信號(hào)脈沖個(gè)數(shù)不存在1誤差，而T1計(jì)時(shí)為信號(hào)信號(hào)周期的整數(shù)倍，則存在對(duì)T1計(jì)數(shù)的1誤差，故測量精度與被測頻率無關(guān)但假設(shè)取計(jì)時(shí)時(shí)間大于0.1S(實(shí)際最小時(shí)間約為0.5S)，誤差則小于0001；假設(shè)對(duì)低頻信號(hào)f測量，則計(jì)時(shí)時(shí)間遠(yuǎn)大于0.1S，故誤差極小但是在高頻端分頻時(shí)，由于軟件中斷、延時(shí)等原因，會(huì)導(dǎo)致脈寬的測量誤差增大，而頻率測量誤差較小(保持在0.01)誤差改良措施：選用頻率較高和穩(wěn)定性好的晶振。如選24 kHz的晶振可使測量圍擴(kuò)大，穩(wěn)定性好的晶振可以減小誤差。測量頻率較高的信號(hào)時(shí)，可先對(duì)信號(hào)進(jìn)展分頻，再進(jìn)展測量。改良T法計(jì)時(shí)程序，從根本上減小誤差。4 討論本次

25、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了用兩種方法對(duì)外部未知頻率的方波信號(hào)的測量。M法測量的設(shè)計(jì)到達(dá)了高圍500KHz，在LED管位數(shù)足夠的情況下，改良程序的顯示程序局部即可與高精度110hz一般情況下；T法設(shè)計(jì)由于局部程序的缺陷并未能實(shí)現(xiàn)很好的測量頻率的效果，僅能測量一定圍的頻率。未到達(dá)設(shè)計(jì)目標(biāo)的原因詳見誤差分析局部。此次設(shè)計(jì)還有很大缺乏，尤其是在信號(hào)的對(duì)象選擇上，信號(hào)要方波信號(hào)。未能對(duì)任意未知波形信號(hào)進(jìn)展分析測量。在今后的時(shí)間里，我們小組會(huì)繼續(xù)探索單片機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)，加上信號(hào)預(yù)處理電路，改良信號(hào)頻率的測量方法，提高信號(hào)顯示的精度，拓展本次設(shè)計(jì)未能實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)頻率計(jì)應(yīng)當(dāng)具備的要求，如可選量程，科學(xué)計(jì)數(shù)顯示等等。5心

26、得與建議通過此次設(shè)計(jì)，我們小組的成員都受到了極大的鍛煉，對(duì)團(tuán)隊(duì)合作的重要性有了深刻認(rèn)識(shí)，雖然我們面對(duì)的是一個(gè)相對(duì)簡單的課題，但由于初次進(jìn)展基于單片機(jī)的課題設(shè)計(jì)，所以在設(shè)計(jì)過程中，我們遇到了一些困難，也經(jīng)歷了一次又一次的困惑，最初我們嘗試著完美化我們的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)更多的功能和提高可操縱性，卻沒有從最根本的容一步步做起，沒有將核心局部放在首位。正如教師講的，正確的順序是先把核心局部做好，就像蓋房子一樣，先打地基定時(shí)計(jì)數(shù)是我們這次設(shè)計(jì)的核心，然后再一步一步擴(kuò)展，完善功能，向上蓋房子。生活實(shí)際中確實(shí)如此，做任何事，沒有打好根底，最終就不能有很好的開展。學(xué)習(xí)也是如此，對(duì)于工科的我們數(shù)學(xué)、物理等就是我們的

27、根底，往往開展的瓶頸就在根底局部。今后，我們小組的成員會(huì)吸收此次設(shè)計(jì)實(shí)踐收獲的珍貴經(jīng)歷，更加努力地，更加堅(jiān)決地在電子科技上一步一步腳踏實(shí)地地學(xué)習(xí)進(jìn)步。6 附 錄M法#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint numl,numh,f;code uchar k11=0*fc,0*60,0*da,0*f2,0*66,0*b6,0*be,0*e0,0*fe,0*f6,0*02,0*9e;void init() /初始化函數(shù) SCON=0*00; /串行同步移位輸出TMOD=0*51; /T1計(jì)數(shù)，T0定時(shí)ET0=1;

28、 /T0中斷允許TH0=(15535)/256;TL0=(15535)%256; /T0定時(shí)50ms的初值 TH1=0; TL1=0; IT0=1; /T1計(jì)數(shù)的初值 TR0=1; TR1=1; /開場計(jì)數(shù)、定時(shí)EA=1; void delay(uint z)uint *,y;for(*=z;*0;*-)for(y=110;y0;y-); /延時(shí)函數(shù),delay(200);大約延時(shí)200ms.void send(uchar b) /串行輸出顯示函數(shù)局部一SBUF=b;while(!TI); /發(fā)送完畢標(biāo)志TI=0; void display(uint *) /串行輸出顯示函數(shù)局部二 if(*9

29、9999)send(0*00);/0*00表示該位不顯示字符send(0*00);send(0*00);send(0*00);send(k11);/程序最大測量頻率定為100k，大于此圍則顯示E,指示error。else if(*9999)send(k*/10000);send(k*%10000/1000);send(k*%10000%1000/100);send(k*%10000%1000%100/10);send(k*%10000%1000%100%10);else if(*999)send(0*00);send(k*/1000);send(k*%1000/100);send(k*%100

30、0%100/10);send(k*%1000%100%10);else if(*99)send(0*00);send(0*00);send(k*/100);send(k*%100/10);send(k*%100%10);else if(*9)send(0*00);send(0*00);send(0*00);send(k*/10);send(k*%10);elsesend(0*00);send(0*00);send(0*00);send(0*00);send(k*%10);void timer_0() interrupt 1 /定時(shí)器T0中斷 TH0=(15535)/256;TL0=(15535

31、)%256; TR1=0; TR0=0; numh=TH1; numl=TL1; TH1=0; TL1=0;/恢復(fù)初始值待下一輪測量，并將結(jié)果賦值 f=(numh8)+numl; f=f*20;/20表示中斷20次到達(dá)1s得到的頻率值 display(f); delay(200); TR0=1; TR1=1;void main() init(); /初始化 while(1);/原地踏步，等待T0溢出中斷T法#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit I=P33;sbit d=P20;uint numl,numh,f,num=0;code uchar k11=0*fc,0*60,0*da,0*f2,0*66,0*b6,0*be,0*e0,0*fe,0*f6,0*9e;void init() /初始化函數(shù) SCON=0*00;/串行同步移位輸出TMOD=0*90;/T1設(shè)置為定時(shí)，16位TH1=0; TL1=0;/定時(shí)初值 TR1=0;/起始時(shí)定為關(guān)定時(shí)void delay(uint z)/延時(shí)函數(shù),delay(200);大約延時(shí)200ms.uint *,y;for(*=