基于C8051F041的高精度频率计设计

本文由roufeg29奉献 pf文档也许在WA端浏览体验不佳。建议您优先选择T,或下载源文献到本机查看。 第2卷第2期2年月 0.2 o2 薪特器件应用 b.01 o：lO.969.isn3-.210.0 基于80511的高精度频率计设计 杨明涛1，杨海明2,侯文，郑宾1 (.中北大学电子测试技术国家重点实验室,山西.广饶县信息产业局.山东 摘 太原00051; 东营5300) 要：根据等精度测频原理。给出了采用C5IF41单片机为主控芯片的高精度数字频率 计的设计措施。该措施将待测频率信号通过整形放大后输入单片杌然后由单片机控制内部计数器分别看待测信号和原则信号同步计数,再经运算解决得到测量成果。并由LD实时显示。同步通过R232串口传至上位机进行记录分析。该设计措施与老式测频系统相比。具有 测频精度高。速度快，范畴宽等长处。 核心词:等精度;频率计；C805F41;L;R23 引言 频率测量是电子测量中最基本的测量之一。 随着电子科学技术的发展，对信号频率测量的精 度规定越来越高。目前采用的测频措施有直接测 频法、直接测周法和等精度测频法。直接测频法 在高频段的精度较高,但在低频段的精度较低; 直接测周法则恰恰相反。而等精度测量法则可在 整个频率测量范畴内保持恒定的测量精度，且测 量精度也较高。 C851F单片机是o,t。z,片。其内核是P一5 微控制器。CI一1采用流水线指令构造,指令集 与原则81指令集完全兼容。且不再辨别系统时 钟周期和机器周期。所有指令时序都以时钟周期 ,-IVx，o 芋：了o , , （1) 、一， 计算,大部分指令只需个系统时钟即可完毕。 因而其运算速度明显高于老式5单片机。为此本文给出了基于单片机和某些外围电 路的等精度频率计的设计方案。 哐母堰 -_ () 等精度频率测量的基本原理 等精度频率测量又叫多周期同步测量。它是将待测信号和原则信号分别输入到两个计数器， 它的实际闸门时间不是固定值，而是待测信号周 期的整数倍,故可消除看待测信号计数时产生的 匾亟乎-茎卜叫亟夏尸一 数值，工为待测信号频率值，v参照信号频率值。 z紊 2频率计硬件电路设计 本设计将待测信号、原则信号的计数及产生 收稿3期:90 删cd/，0.2电手元器件主用 万方数据 第12卷第期200年2月 电子充器件主用 ElecncCompnetev Altions 01 N2e201 预置时间、计算频率值等功能完全用05l瞄 单片机来实现，因而简化了测量电路。整个频率 测量系统涉及放大整形、L液晶显示、键盘控 制和串口RS22通信电路等。系统选用高精度的 原则10M石英晶振作为原则信号源,以保证测 频精度。图2所示是系统的总体硬件设计框图。 为预置门控制器时间，定期器用于串E通信。 计数器3作为待测信号计数器。计数器作为基 准频率计数器。在主控程序中,可将原则信号计 数值0定义为i是其主程序流程图。 l t型变量,其计数范 围为(321），tP.10。图3所示 薯 图 正圈悃 孽磊4悃 i网 制 叫计数器 l :L二二. 系统总体硬件设计框图 85l单片机 本系统中的851F4l单片机是一款全集成 的混合信号片上系统型MU.具有3个数字I/ 引脚和高精度可编程的25 MH内部振荡器.以及 K在片FL存储器同步片内还集成了 一种2.控制器、通用1位定期器、真 正1位1 ss的D、两个12位A以及硬件实现的SI、us，2和两个URT串行接口。.2硬件电路 系统硬件重要由放大整形电路、键盘电路、 CD显示电路、R232串口等部分构成。放大整 形电路重要看待测信号如正弦波、三角波、锯 齿波、方波等)进行幅值放大，施密特整形为 L电平的矩形波，同步清除噪声干扰。键盘电路采用独立键盘可控制测频的启停和数据与否上传等。液晶显示电路采用62字符的LCl62液晶显示。可配备成8位接口方式.以对测量频 率进行同步显示。测量数据可通过RS2串口上 传至上位机，并在上位机软件中保存。这种方式 特别合用于长时间多次测量频率值的场合。 图3测频主程序流程图 3上位机软件 为了提高测量频率值的可分析性,本系统利 用V.提供的、用于RS3串行通信的 MSO.C控件来编写上位机串口数据的采集和测频值的保存软件。软件可实时读取单片机 测得的频率值,并在C机显示。同步该软件还可 将测量数据与系统时问共同保存以便于多次测 量时对数据的记录和分析计算。 4结束语 本频率计在0 M的频率范畴内具有相似 的测量精度。考虑到测频的精度和稳定性,原则 信号源应选用精度为1的10 M原则石英晶振. 以提高测频精度,同步也可缩短测频时间。此 外。运用C1单片机的性能优势.将等精度测 频系统的重要部分用Fl实现.也简化了电路构造，缩短了测频时间。提高了系统设计的 可靠性，具有较高的实用价值。 3软件设计及调试 参照文献 本系统的软件部分涉及C01tI单片机的主控程序和上位机软件。 . 陈尚松，雷加，郭庆电子测量与仪器【北京：电子工 业出版社.200. C805l0l主控程序 21 童长飞01F，系.列单片机开发与语言编程t北 京：北京航空航天大学出版社，2005. 主控程序可用C语言编写采用定期器驼作 24 电手充器件主硐 WWl.c,l 万方数据 基于C8051F04的高精度频率计设计 作者:作者单位： 刊名： 英文刊名:年,卷(期)： 被引用次数： 杨明涛, 杨海明， 侯文,郑宾 杨明涛,侯文,郑宾（中北大学电子测试技术国家重点实验室,山西,太原，03051)，杨海明 (广饶县信息产业局,山东，东营,25701) 电子元器件应用 ELECRNIC MONENT& DEVIC APPCTIOS ，2(2） 0次 参照文献（条) 1.陈尚松.雷加.郭庆 电子测量与仪器 2童长飞 8051F系列单片机开发与语言编程 相似文献(10条） 1.期刊论文吴海明.王伟WHai-ming.ANG We 基于单片机与FPG的等精度频率计设计 兵工自动化，28()根据等精度测频原理,运用单片机与FGA结合设计等精度数字频率计.待测频率信号通过整形放大后输入到FPG,单片机控制FPA通过内部脉冲计数器看待测信号和原则信号源同步计数,单片机读回测频数据后,经运算解决后显示.等精度频率计测频精度高，且精度不随频率的变化而变化单片机与PGA结合,测频速度快,范畴宽,可靠性高. 2期刊论文 李宝营.赵永生.祖龙起.牛悦苓L BOIG.ZAOYOSENGZU LONGQI.NUYULIG 基于单片机的 等精度频率计设计 微计算机信息,23(26） 本文采用单片机T89C2作为系统控制单元,辅以合适的软、硬件资源完毕以单片机为核心的等精度频率计设计通过单片机对同步门的控制，使被测 信号和原则信号在闸门时间内同步测量，为了提高精度,将老式的测频功能转为测周期,采用多用期同步测量技术,实现了等精度测量.等精度频率测量措施 消除了量化误差,可以在整个测试频段内保持高精度不变,其精度不会因被测信号频率的高下而发生变化. 3.期刊论文 倪伟.张粤i i.hang Yue 基于CP的等精度频率计的研制 -电气自动化,28（3) 本文以等精度频率计的研制为背景,简介了等精度频率计的系统硬件构造及工作原理,并从应用的角度论述了基于微解决器9C芯片、LD的控制系 统设计措施，以及CPLD模块的VHL语言描述. .期刊论文 谈学 基于单片机的等精度频率计设计重庆工商大学学报（自然科学版)，21(2) 针对老式测频原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而减少,在实用中有较大的局限性,在对等精度测量原理和测量误差进行详尽简介和分析的基本上,简介了基于单片机的等精度频率计的系统构成和工作原理,以及系统的硬、软件设计. 5.学位论文 张永安基于CPLD的多功能等精度数字频率计的设计 该文重要论述了运用CPLD进行测频计数,单片机实行控制实现多功能频率计的设计过程.该频率计运用等精度的设计措施，克服了基于老式测频原理的 频率计的测量精度随被测信号频率的下降而减少的缺陷等精度的测量措施不仅具有较高的测量精度,并且在整个频率区域保持恒定的测试精度.该频率计 运用PLD来实现频率、周期、脉宽和占空比的测量计数运用单片机完毕整个测量电路的测试控制、数据解决和显示输出.该文具体论述了硬件电路的组成和单片机的软件控制流程.其中硬件电路涉及键控制模块、显示模块、输入信号整形模块以及单片机和CP主控模块.设计器件采用tmel公司的单片机 A8C51和Altera公司的EM7128LC41键控制模块设立5个功能键和个时间选择键，键值的读入采用一片74L5来完毕;显示模块用8只74S14完毕 LD的串行显示；被测信号经限幅后由两级直接耦合放大器进行放大,再经施密特触发器整形后输入CPLD；原则频率采用0;单片机软件用汇编语言编写 ,软件模块相应于硬件电路的每一种部分,还涉及部分数据计算和转换模块 6.期刊论文毛文宇吴剑文.李伟斌等精度频率计的设计-科技创新导报,(29) 在电子领域中,测频是常常要用到的.但是老式频率计在测频时有诸多缺陷.在本设计中的等精度频率计,克服了老式频率计随着被测频率的变化而改 变的缺陷,在整个频率区域都能保持恒定的测试精度. 7.期刊论文 郝统关.程明.HAO ong-guan.CHENGng基于PGANio的等精度频率计设计 电测与仪表 ,4(2） 简介了一种运用PA芯片设计的等精度频率计.对老式的等精度测量措施进行了改善,增长了测量脉冲宽度的功能,采用SOPC设计技术和基于Nis 嵌入式软核解决器的系统设计方案，通过在PGA芯片上配备Nios软核解决器进行数据运算解决，运用液晶显示屏对测量的频率、周期、占空比进行实 时显示，可读性好整个系统在一片FPGA芯片上实现，系统测量精度高，实时性好,具有灵活的现场可更改性. 8.期刊论文 严碧波夏振华基于TMS320F282和FPG的等精度频率计 中国高新技术公司，(4) 文章中的设计应用了等精度测量频率的原理，运用硬件描述语言（VHDL）设计实现了等精度频率计内部功能模块,以及相位测量模块；采用TI公司的 TMS320C28DP进行数据运算,并运用液晶显示屏对测量的频率、周期、相位进行实时显示，可读性好设计中充足发挥PA(现场可编程门阵列)的高速数 据采集能力和DSP的高效计算与控制能力,使两者各自发挥其优势,实现对被测信号的精确的计数和高速运算，最后得到高精度的多种测量数值.设计过程中 还设计了测试所需的信号调理部分和简易移相信号源. 9.期刊论文 赵亮.吴振宇.ZHAOLin.U Znu基于eilog语言的等精度频率计设计 电子工程师，3(9) 简介了等精度测量频率的原理,运用Veril硬件描述语言设计实现了频率计内部功能模块,对老式的等精度测量措施进行了改善,增长了测量脉冲宽度的功能；采用T9S5单片机进行数据运算解决,运用液晶显示屏对测量的频率、周期、占空比进行实时显示，可读性好充足发挥FGA(现场可编程门阵 列)的高速数据采集能力和单片机的高效计算与控制能力,使两者有机地结合起来.在Qrs6.0 EDA(电子设计自动化）开发平台上进行仿真、测试，并 最后下载到FGA芯片内部.系统测量精度高,实时性好,具有较好的应用前景. 0期刊论文 吴爱平.付青青 基于Nios的等精度频率计设计 -现代电子技术，3(5) 采用ios 作为系统控制单元,辅以合适的软、硬件资源完毕以FPA为核心的等精度频率计设计.运用FPA对同步门的控制,使被测信号和原则信号在实际闸门时间内同步测量,实现了等精度频率测量,提高了测量精度.运用Nio 技术开发的频率计具有硬件构造简朴、性能稳定可靠的特点,并且可以 灵活地实现定制应用. 本文链接：:西安工业大学（xagydx),授权号:19f1de9a35-a7f2-9101d8 下载时间：11月1日