智能儀器頻率計(jì)課程設(shè)計(jì)

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文檔簡介

1、　　《智能儀器》課程設(shè)計(jì)　　智　　能　　頻　　率<b&

2、gt;　　計(jì)　　目錄　　一：摘要　　二：設(shè)計(jì)方案　　三：硬件電路設(shè)計(jì)<

3、p>　　四：電路原理圖　　五：程序清單　　六：總結(jié)　　頻率計(jì)：　　在傳統(tǒng)的電子測量儀器中，示波器在進(jìn)行頻率測量時(shí)測

4、量精度較低，誤差較大。頻譜儀可以準(zhǔn)確的測量頻率并顯示被測信號的頻譜，但測量速度較慢，無法實(shí)時(shí)快速的跟蹤捕捉到被測信號頻率的變化。正是由于頻率計(jì)能夠快速準(zhǔn)確的捕捉到被測信號頻率的變化，因此，頻率計(jì)擁有非常廣泛的應(yīng)用范圍。 　　在傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造企業(yè)中，頻率計(jì)被廣泛的應(yīng)用在產(chǎn)線的生產(chǎn)測試中。頻率計(jì)能夠快速的捕捉到晶體振蕩器輸出頻率的變化，用戶通過使用頻率計(jì)能夠迅速的發(fā)現(xiàn)有故障的晶振產(chǎn)品，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

5、 　　在計(jì)量實(shí)驗(yàn)室中，頻率計(jì)被用來對各種電子測量設(shè)備的本地振蕩器進(jìn)行校準(zhǔn)。 　　在無線通訊測試中，頻率計(jì)既可以被用來對無線通訊基站的主時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，還可以被用來對無線電臺(tái)的跳頻信號和頻率調(diào)制信號進(jìn)行分析。　　頻率計(jì)的基本原理：　　頻率

6、計(jì)最基本的工作原理為：當(dāng)被測信號在特定時(shí)間段T內(nèi)的周期個(gè)數(shù)為N時(shí)，則被測信號的頻率f=N/T（如圖所示）。　　在一個(gè)測量周期過程中，被測周期信號在輸入電路中經(jīng)過放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脈沖，送到主門的一個(gè)輸入端。主門的另外一個(gè)輸入端為時(shí)基電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生的閘門脈沖。在閘門脈沖開啟主門的期間，特定周期的窄脈沖才能通過主門，從而進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的顯示電路則用來顯示被測信號的

7、頻率值，內(nèi)部控制電路則用來完成各種測量功能之間的切換并實(shí)現(xiàn)測量設(shè)置。　　設(shè)計(jì)方案：　　一，具體方案　　方案一：先用555時(shí)基電路實(shí)現(xiàn)震蕩電路的功能。用TLO81實(shí)現(xiàn)電路的整形，用74LS13，74LS00,74LS74實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率計(jì)的分頻

8、。利用74LS08，74LS175等實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)與譯碼等功能。　　方案二：用VHDL語言編寫程序，然后下載到CPLD芯片當(dāng)中，以實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)的功能。　　方案三：采用匯編語言編寫程序下載到單片機(jī)AT89C51中，利用單片機(jī)的數(shù)學(xué)運(yùn)算和控制功能，來實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)的測量量程的自動(dòng)切換以及滿足的測量精度。　　此次設(shè)計(jì)我采用的是方案

9、三　　采用分頻器對被測信號進(jìn)行分頻后測量電路原理：　　下圖為頻率計(jì)的方框圖　　電路主要由5部分組成。①，四個(gè)雙四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（74LS393 ）。②，閘門電路：由于要求的工作頻率較高，閘門電路選用了高抗干擾特性的與非門74HC00，該與非門的Tplh=5.9ns，Tphl=6.2ns，滿足要求。③，時(shí)基、門控信

10、號：制作頻率計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于時(shí)基信號的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，它決定了頻率計(jì)的計(jì)數(shù)精度。一般情況下時(shí)基都是單片機(jī)通過中斷方式獲得，由于AT89S51中斷方式工作存在有時(shí)延問題，這在低分辨率下可以忽略，但對大于100MHZ下1HZ的分辨率是不能忽略的。所以在設(shè)計(jì)時(shí)基時(shí)沒有使用中斷而是直接用軟件延時(shí)得到。門控信號有AT89S51的P3.2腳送出。若要進(jìn)一步提高精度，單片機(jī)AT89S51的時(shí)鐘電路可選用恒溫晶體。④，計(jì)算顯示。⑤，高頻信號放大、分頻處理

11、電路。 　　AT89S51：　　AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，

12、器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。　　AT89S51示意圖　　74LS393：<b&g

13、t;　　電路圖：　　采用單片機(jī)內(nèi)部計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)溢出中斷技術(shù)對被測信號進(jìn)行計(jì)數(shù)：　　利用單片機(jī)中的T0、T1兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器分別對閥門時(shí)間和被測信號進(jìn)行同步計(jì)數(shù)。當(dāng)單片機(jī)上電復(fù)位時(shí)，開始定時(shí)及計(jì)數(shù)工作。定時(shí)時(shí)間一到，計(jì)數(shù)器T0中的計(jì)數(shù)值即為被測信號的頻率;單片機(jī)輸出T0的計(jì)數(shù)值送到LED顯示器上將被測信號的頻率進(jìn)行數(shù)碼顯示。</p&

14、gt;　　由于89c51單片機(jī)內(nèi)部的兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器都是16位的，最大技術(shù)范圍為65536。在本系統(tǒng)中，閥門時(shí)間為1s，則所測信號的最高頻率為65536Hz。為實(shí)現(xiàn)頻率較高的信號測量，一種是采用分頻器對被測信號進(jìn)行分頻后測量；另一種是-。在本系統(tǒng)中，測量信號的頻率范圍大多為低頻信號，為簡化系統(tǒng)電路采用定時(shí)器溢出中斷計(jì)數(shù)對被測信號進(jìn)行頻率測量　　電路圖：&

15、lt;/b>　　五：程序清單：　　采用分頻器對被測信號進(jìn)行分頻后測量電路　　org 0000　　ajmp q0000　　Q0000:

16、 MOV SP,#60H ;0000 75 81 60　　SETB P3.3 ;0003 D2 B3　　SETB P3.5 ;0005 D2 B5

17、　MOV P1,#01H ;0007 75 90 01　　ACALL Q01DC ;000A 31 DC　　MOV P1,#0CH ;000C 75 90 0C

18、ACALL Q01DC ;000F 31 DC　　MOV R0,#0EFH ;0011 78 EF　　Q0013: NOP ;0013 00&l

19、t;p>　　DJNZ R0,Q0013 ;0014 D8 FD　　MOV TMOD,#05H ;0016 75 89 05　　Q0019: MOV P0,#0FFH ;0019 75 8

20、0 FF　　MOV P2,#0FFH ;001C 75 A0 FF　　MOV TL0,#00H ;001F 75 8A 00　　MOV TH0,#00H ;0022 75

21、 8C 00　　CLR P3.3 ;0025 C2 B3　　SETB TR0 ;0027 D2 8C　　SETB P3.2 ;0029 D2 B2&

22、lt;/p>　　MOV R0,#0AH ;002B 78 0A　　MOV R1,#32H ;002D 79 32　　MOV R2,#50H ;002F 7A 50</p&g

23、t;　　MOV R3,#02H ;0031 7B 02　　NOP ;0033 00　　NOP ;0034 00

24、　　NOP ;0035 00　　NOP ;0036 00　　NOP ;0037 00　　Q0038:

25、 MOV R1,#32H ;0038 79 32　　NOP ;003A 00　　NOP ;003B 00　　NOP

26、 ;003C 00　　NOP ;003D 00　　NOP ;003E 00　　NOP

27、 ;003F 00　　Q0040: MOV R2,#50H ;0040 7A 50　　Q0042: MOV R3,#02H ;0042 7B 02<p&g

28、t;　　Q0044: NOP ;0044 00　　NOP ;0045 00　　NOP ;0046 00<

29、p>　　NOP ;0047 00　　NOP ;0048 00　　NOP ;0049 00　　NOP

30、 ;004A 00　　NOP ;004B 00　　DJNZ R3,Q0044 ;004C DB F6　　DJNZ R2,Q0042

31、 ;004E DA F2　　DJNZ R1,Q0040 ;0050 D9 EE　　DJNZ R0,Q0038 ;0052 D8 E4　　CLR P3.2

32、 ;0054 C2 B2　　NOP ;0056 00　　NOP ;0057 00　　NOP ;0058

33、 00　　CLR TR0 ;0059 C2 8C　　MOV 20H,P0 ;005B 85 80 20　　MOV 21H,P2 ;005E 85 A0

34、21　　MOV 22H,TL0 ;0061 85 8A 22　　MOV 23H,TH0 ;0064 85 8C 23　　SETB P3.3 ;0067 D2 B

35、3　　MOV R0,#20H ;0069 78 20　　MOV R1,#30H ;006B 79 30　　MOV R7,#04H ;006D 7F 04</p

36、>　　MOV A,R0 ;006F E8　　MOV R5,A ;0070 FD　　MOV A,R1 ;0071 E9

37、　MOV R6,A ;0072 FE　　MOV A,R7 ;0073 EF　　MOV R3,A ;0074 FB　　INC R3

38、 ;0075 0B　　CLR A ;0076 E4　　Q0077: MOV @R1,A ;0077 F7　　INC R1

39、 ;0078 09　　DJNZ R3,Q0077 ;0079 DB FC　　MOV A,R7 ;007B EF　　MOV B,#08H

40、 ;007C 75 F0 08　　MUL AB ;007F A4　　MOV R3,A ;0080 FB　　Q0081: MOV A,R5

41、 ;0081 ED　　MOV R0,A ;0082 F8　　MOV A,R7 ;0083 EF　　MOV R2,A

42、 ;0084 FA　　CLR C ;0085 C3　　Q0086: MOV A,@R0 ;0086 E6　　RLC A

43、 ;0087 33　　MOV @R0,A ;0088 F6　　INC R0 ;0089 08　　DJNZ R2,Q0086 ;008A DA

44、 FA　　MOV A,R6 ;008C EE　　MOV R1,A ;008D F9　　MOV A,R7 ;008E EF&

45、lt;p>　　MOV R2,A ;008F FA　　INC R2 ;0090 0A　　Q0091: MOV A,@R1 ;0091 E7

46、　　ADDC A,@R1 ;0092 37　　DA A ;0093 D4　　MOV @R1,A ;0094 F7　　INC

47、 R1 ;0095 09　　DJNZ R2,Q0091 ;0096 DA F9　　DJNZ R3,Q0081 ;0098 DB E7　　MOV R0,#30H

48、 ;009A 78 30　　MOV R1,#24H ;009C 79 24　　Q009E: MOV A,@R0 ;009E E6　　ANL

49、 A,#0FH ;009F 54 0F　　ORL A,#30H ;00A1 44 30　　MOV @R1,A ;00A3 F7　　MOV A,@R0

50、 ;00A4 E6　　ANL A,#0F0H ;00A5 54 F0　　RL A ;00A7 23　　RL A

51、 ;00A8 23　　RL A ;00A9 23　　RL A ;00AA 23　　ORL A,#30H ;00AB

52、44 30　　INC R1 ;00AD 09　　MOV @R1,A ;00AE F7　　INC R0 ;00AF 08

53、　　INC R1 ;00B0 09　　CJNE R0,#36H,Q009E ;00B1 B8 36 EA　　MOV 2EH,#20H ;00B4 75 2E 20<

54、;p>　　MOV R1,#2DH ;00B7 79 2D　　CJNE @R1,#30H,Q00F4 ;00B9 B7 30 38　　MOV @R1,#20H ;00BC 77 20<p&g

55、t;　　DEC R1 ;00BE 19　　CJNE @R1,#30H,Q00F4 ;00BF B7 30 32　　MOV @R1,#20H ;00C2 77 20　　DEC

56、 R1 ;00C4 19　　CJNE @R1,#30H,Q00F4 ;00C5 B7 30 2C　　MOV @R1,#20H ;00C8 77 20　　DEC R1

57、 ;00CA 19　　CJNE @R1,#30H,Q00F4 ;00CB B7 30 26　　MOV @R1,#20H ;00CE 77 20　　DEC R1

58、 ;00D0 19　　CJNE @R1,#30H,Q0112 ;00D1 B7 30 3E　　MOV @R1,#20H ;00D4 77 20　　DEC R1

59、 ;00D6 19　　CJNE @R1,#30H,Q0112 ;00D7 B7 30 38　　MOV @R1,#20H ;00DA 77 20　　DEC R1

60、 ;00DC 19　　CJNE @R1,#30H,Q0112 ;00DD B7 30 32　　MOV @R1,#20H ;00E0 77 20　　DEC R1 ;00

61、E2 19　　CJNE @R1,#30H,Q0130 ;00E3 B7 30 4A　　MOV @R1,#20H ;00E6 77 20　　DEC R1 ;00E8 19

62、　　CJNE @R1,#30H,Q0130 ;00E9 B7 30 44　　MOV @R1,#20H ;00EC 77 20　　DEC R1 ;00EE 19</p&

63、gt;　　CJNE @R1,#30H,Q0130 ;00EF B7 30 3E　　AJMP Q016F ;00F2 21 6F　　Q00F4: MOV R0,#23H ;00F4

64、 78 23　　MOV @R0,#4DH ;00F6 76 4D　　DEC R0 ;00F8 18　　MOV @R0,#48H ;00F9 76 48&l

65、t;/p>　　DEC R0 ;00FB 18　　MOV @R0,#7AH ;00FC 76 7A　　DEC R0 ;00FE 18<

66、;p>　　MOV @R0,#20H ;00FF 76 20　　MOV A,2CH ;0101 E5 2C　　MOV 2DH,A ;0103 F5 2D

67、　MOV A,2BH ;0105 E5 2B　　MOV 2CH,A ;0107 F5 2C　　MOV A,2AH ;0109 E5 2A　　MOV

68、2BH,A ;010B F5 2B　　MOV 2AH,#2EH ;010D 75 2A 2E　　AJMP Q013D ;0110 21 3D　　Q0112:

69、 MOV R0,#23H ;0112 78 23　　MOV @R0,#4BH ;0114 76 4B　　DEC R0 ;0116 18　　M

70、OV @R0,#48H ;0117 76 48　　DEC R0 ;0119 18　　MOV @R0,#7AH ;011A 76 7A　　DEC R0

71、 ;011C 18　　MOV @R0,#20H ;011D 76 20　　MOV A,29H ;011F E5 29　　MOV 2AH,A

72、 ;0121 F5 2A　　MOV A,28H ;0123 E5 28　　MOV 29H,A ;0125 F5 29　　MOV A,27H

73、 ;0127 E5 27　　MOV 28H,A ;0129 F5 28　　MOV 27H,#2EH ;012B 75 27 2E　　AJMP Q013D

74、 ;012E 21 3D　　Q0130: MOV R0,#23H ;0130 78 23　　MOV @R0,#48H ;0132 76 48　　DEC R0

75、 ;0134 18　　MOV @R0,#7AH ;0135 76 7A　　DEC R0 ;0137 18　　MOV @R0,#20H

76、 ;0138 76 20　　DEC R0 ;013A 18　　MOV @R0,#20H ;013B 76 20　　Q013D: MOV 10H,#53H

77、 ;013D 75 10 53　　MOV 11H,#49H ;0140 75 11 49　　MOV 12H,#47H ;0143 75 12 47　　MOV 13H,#4EH

78、 ;0146 75 13 4E　　MOV 14H,#41H ;0149 75 14 41　　MOV 15H,#4CH ;014C 75 15 4C　　MOV 16H,#20H

79、 ;014F 75 16 20　　MOV 17H,#46H ;0152 75 17 46　　MOV 18H,#52H ;0155 75 18 52　　MOV 19H,#45H

80、 ;0158 75 19 45　　MOV 1AH,#51H ;015B 75 1A 51　　MOV 1BH,#55H ;015E 75 1B 55　　MOV 1CH,#45H

81、 ;0161 75 1C 45　　MOV 1DH,#4EH ;0164 75 1D 4E　　MOV 1EH,#43H ;0167 75 1E 43　　MOV 1FH,#59H

82、 ;016A 75 1F 59　　AJMP Q01A7 ;016D 21 A7　　Q016F: MOV 10H,#4EH ;016F 75 10 4E<p&g

83、t;　　MOV 11H,#4FH ;0172 75 11 4F　　MOV 12H,#20H ;0175 75 12 20　　MOV 13H,#49H ;0178 75 13 49<p

84、>　　MOV 14H,#4EH ;017B 75 14 4E　　MOV 15H,#50H ;017E 75 15 50　　MOV 16H,#55H ;0181 75 16 55<

85、;p>　　MOV 17H,#54H ;0184 75 17 54　　MOV 18H,#20H ;0187 75 18 20　　MOV 19H,#53H ;018A 75 19 53&

86、lt;p>　　MOV 1AH,#49H ;018D 75 1A 49　　MOV 1BH,#47H ;0190 75 1B 47　　MOV 1CH,#4EH ;0193 75 1C 4E

87、　　MOV 1DH,#41H ;0196 75 1D 41　　MOV 1EH,#4CH ;0199 75 1E 4C　　MOV 1FH,#21H ;019C 75 1F 21

88、;　　MOV R0,#20H ;019F 78 20　　Q01A1: MOV @R0,#20H ;01A1 76 20　　INC R0 ;01A3 08

89、　　CJNE R0,#30H,Q01A1 ;01A4 B8 30 FA　　Q01A7: ACALL Q01AB ;01A7 31 AB　　AJMP Q0019

90、 ;01A9 01 19　　Q01AB: MOV R0,#10H ;01AB 78 10　　MOV P1,#38H ;01AD 75 90 38　　ACALL Q01DC

91、 ;01B0 31 DC　　MOV P1,#06H ;01B2 75 90 06　　ACALL Q01DC ;01B5 31 DC　　MOV P1,#80H

92、 ;01B7 75 90 80　　ACALL Q01DC ;01BA 31 DC　　Q01BC: MOV P1,@R0 ;01BC 86 90　　ACALL Q

93、01E7 ;01BE 31 E7　　INC R0 ;01C0 08　　CJNE R0,#20H,Q01BC ;01C1 B8 20 F8　　MOV P1,#04H

94、 ;01C4 75 90 04　　ACALL Q01DC ;01C7 31 DC　　MOV P1,#3CH ;01C9 75 90 3C　　ACALL Q01DC

95、 ;01CC 31 DC　　MOV P1,#0CEH ;01CE 75 90 CE　　ACALL Q01DC ;01D1 31 DC　　Q01D3:

96、MOV P1,@R0 ;01D3 86 90　　ACALL Q01E7 ;01D5 31 E7　　INC R0 ;01D7 08　　CJNE R0,#

97、2EH,Q01D3 ;01D8 B8 2E F8　　RET ;01DB 22　　;==========================================================================&

98、lt;p>　　Q01DC: CLR P3.7 ;01DC C2 B7　　CLR P3.6 ;01DE C2 B6　　CLR P3.5 ;01E0 C2 B5&

99、lt;/p>　　ACALL Q01F4 ;01E2 31 F4　　SETB P3.5 ;01E4 D2 B5　　RET ;01E6 22

100、　　;==========================================================================　　Q01E7: CLR P3.7 ;01E7 C2 B7　　SETB P3.7

101、 ;01E9 D2 B7　　CLR P3.6 ;01EB C2 B6　　CLR P3.5 ;01ED C2 B5　　ACALL Q01F4

102、 ;01EF 31 F4　　SETB P3.5 ;01F1 D2 B5　　RET ;01F3 22　　;====================================

103、======================================　　Q01F4: MOV P1,#0FFH ;01F4 75 90 FF　　CLR P3.7 ;01F7 C2 B7<p&

104、gt;　　SETB P3.6 ;01F9 D2 B6　　CLR P3.5 ;01FB C2 B5　　NOP ;01FD 00　　SETB

105、 P3.5 ;01FE D2 B5　　JB P1.7,Q01F4 ;0200 20 97 F1　　RET ;0203 22　　;===========

106、===============================================================　　總結(jié)　　通過這次課程設(shè)計(jì)，我們進(jìn)一步鞏固了課堂上所學(xué)的理論知識(shí)，并應(yīng)用于實(shí)踐，了解了過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)步驟。再設(shè)計(jì)過程中，我通過查找大量資料及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的

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智能儀器頻率計(jì)課程設(shè)計(jì)

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