第二设计专题 等精频率计设计.pptx

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1、2.1 2.1 等精度与非等精度频率计原理-1-1由单片机构成的非等精度频率计原理由单片机构成的非等精度频率计原理由一个计数器对输入信号进行计数，当其溢出时，通过中断，配合软件计数，形成由一个计数器对输入信号进行计数，当其溢出时，通过中断，配合软件计数，形成3232位的计数器。位的计数器。由另一个计数器产生定时中断，在其控制下采样读上一个计数器的计数值，计算两由另一个计数器产生定时中断，在其控制下采样读上一个计数器的计数值，计算两次采样间隔内计数器的增量，根据采样间隔时间和增量计算被测信号的频率。次采样间隔内计数器的增量，根据采样间隔时间和增量计算被测信号的频率。采样间隔时间长，有利于提高分辨

2、力。采样间隔时间长，有利于提高分辨力。对于较高的频率信号，测试精度取决于单片机的时钟精度对于较高的频率信号，测试精度取决于单片机的时钟精度要测更高的频率，采用预分频器。要测更高的频率，采用预分频器。对于较低的频率信号，增加测试时间来提高分辨力。对于较低的频率信号，增加测试时间来提高分辨力。要放大，要衰减，要滤波，要整形。要放大，要衰减，要滤波，要整形。要使用高精度的现成时钟源或自制温度补偿时钟源。要使用高精度的现成时钟源或自制温度补偿时钟源。非等精度原理非等精度原理由于在给定的采样时间间隔里，对于较高频率的被测信号有较多的计数，可分辨的由于在给定的采样时间间隔里，对于较高频率的被测信号有较多的

3、计数，可分辨的变化值在频率值中占很小的比率，因此精度较高。对于较低频率的被测信号有较少的计变化值在频率值中占很小的比率，因此精度较高。对于较低频率的被测信号有较少的计数，可分辨的变化值在频率值中占较大的比率，因此精度较低。数，可分辨的变化值在频率值中占较大的比率，因此精度较低。第1页/共25页2.1 2.1 等精度与非等精度频率计原理-2-2等精度的输入信号同步处理逻辑电路等精度的输入信号同步处理逻辑电路来自单片机的计数门控信号用被测信号上沿同步。来自单片机的计数门控信号用被测信号上沿同步。在同步后的计数门控信号控制下对被测信号和基准信号计数。在同步后的计数门控信号控制下对被测信号和基准信号计

4、数。第2页/共25页2.1 2.1 等精度与非等精度频率计原理-3-3等精度原理等精度原理如果被测信号频率为如果被测信号频率为FxFx，计数值为，计数值为NxNx，基准信号频率为，基准信号频率为FsFs，计数值为，计数值为NsNs，有，有Fx/Nx=Fs/NsFx/Nx=Fs/NsFx=Nx Fx=Nx Fs/Ns Fs/NsFxFxNx Nx Fs/(Ns-1)-Nx Fs/(Ns-1)-Nx Fs/Ns Fs/Ns Nx Nx Fs/Ns Fs/Ns2 2 Fx/Fx1/NsFx/Fx1/Ns返回返回第3页/共25页2.2 2.2 各种单片机方案的最高计数频率与预分频器-1-1AT89C5

5、2AT89C52的最高时钟频率和机器周期的最高时钟频率和机器周期24MHz/1224MHz/12拍拍P89C52P89C52的最高时钟频率和机器周期的最高时钟频率和机器周期33MHz/1233MHz/12拍拍P89C52RA2P89C52RA2的最高时钟频率和机器周期的最高时钟频率和机器周期33MHz/633MHz/6拍拍W77E58W77E58的最高时钟频率和机器周期的最高时钟频率和机器周期40MHz/440MHz/4拍拍WSTC5412WSTC5412的最高时钟频率和机器周期的最高时钟频率和机器周期35MHz/135MHz/1拍拍第4页/共25页2.2 2.2 各种单片机方案的最高计数频率

6、与预分频器-2-2预分频器预分频器第5页/共25页2.2 2.2 各种单片机方案的最高计数频率与预分频器-3-3返回返回第6页/共25页2.3 2.3 功能要求-1-1显示位数显示位数6 6位。位。精度精度1010-6-6。测频测频测周期测周期测量时间切换测量时间切换自动切换分频档自动切换分频档输入电平输入电平输入上限频率输入上限频率显示显示键盘键盘供电供电第7页/共25页2.3 2.3 功能要求-2-2电子大奖赛类似题目要求电子大奖赛类似题目要求一、任务一、任务设计并制作一台数字显示的简易频率计。设计并制作一台数字显示的简易频率计。二、要求二、要求1 1基本要求基本要求（1 1）频率测量）频

7、率测量a a测量范围测量范围 信号：方波、正弦波；幅度：信号：方波、正弦波；幅度：0.5V0.5V5V5V；频率：；频率：1Hz1Hz1MHz1MHzb b测量误差测量误差0.1%0.1%（2 2）周期测量）周期测量a a测量范围测量范围 信号：方波、正弦波；幅度：信号：方波、正弦波；幅度：0.5V0.5V5V5V；频率：；频率：1Hz1Hz1MHz1MHzb b测量误差测量误差0.1%0.1%（3 3）脉冲宽度测量）脉冲宽度测量 a a测量范围测量范围 信号：脉冲波；幅度：信号：脉冲波；幅度：0.5V0.5V5V5V；脉冲宽度；脉冲宽度100s100sb b测量误差测量误差1%1%第8页/共

8、25页2.3 2.3 功能要求-3-3（4 4）显示器）显示器 十进制数字显示，显示刷新时间十进制数字显示，显示刷新时间1 11010秒连续可调，对上述三种测量功能分别用不秒连续可调，对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。同颜色的发光二极管指示。（5 5）具有自校功能，时标信号频率为）具有自校功能，时标信号频率为1MHz1MHz。（6 6）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。2 2发挥部分发挥部分（1 1）扩展频率测量范围为）扩展频率测量范围为0.1Hz0.1Hz10MHz10MHz（信号幅度（信号幅度0.5V0.5V5V5V）

9、，测量误差降低为），测量误差降低为0.01%0.01%（最大闸门时间（最大闸门时间10s10s）。）。（2 2）测量并显示周期脉冲信号（幅度）测量并显示周期脉冲信号（幅度0.5V0.5V5V5V、频率、频率1Hz1Hz1kHz1kHz）的占空比，占空比）的占空比，占空比变化范围为变化范围为10%10%90%90%，测量误差，测量误差1%1%。（3 3）在）在1Hz1Hz1MHz1MHz范围内及测量误差范围内及测量误差1%1%的条件下，进行小信号的频率测量，提出并的条件下，进行小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施。实现抗干扰的措施。返回返回第9页/共25页2.5 2.5 稳定的系统时钟-1-

10、1仪器时钟对精度的影响仪器时钟对精度的影响单片机的时钟精度单片机的时钟精度集成时钟精度集成时钟精度第10页/共25页2.5 2.5 稳定的系统时钟-2-2第11页/共25页2.5 2.5 稳定的系统时钟-3-3第12页/共25页2.5 2.5 稳定的系统时钟-4-4第13页/共25页2.5 2.5 稳定的系统时钟-5-5高电平振荡与低电平振荡对精度的影响高电平振荡与低电平振荡对精度的影响单级与多级放大器对精度的影响单级与多级放大器对精度的影响时钟的温度补偿时钟的温度补偿返回返回第14页/共25页2.6 LED数码管显示驱动芯片CH451-1第15页/共25页2.6 LED数码管显示驱动芯片CH

11、451-2第16页/共25页2.6 LED数码管显示驱动芯片CH451-3第17页/共25页2.6 LED数码管显示驱动芯片CH451-4第18页/共25页2.6 LED数码管显示驱动芯片CH451-5第19页/共25页2.6 LED数码管显示驱动芯片CH451-6第20页/共25页2.6 LED数码管显示驱动芯片CH451-7CH451CH451的写函数的写函数void write_CH451(char ddress,char x)CH451_DIN=0;CH451_DIN=1;B=x;CH451_DIN=B0;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_DIN=B1;CH4

12、51_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_DIN=B2;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_DIN=B3;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_DIN=B4;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_DIN=B5;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_DIN=B6;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_DIN=B7;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;B=address;CH451_DIN=B0;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_DIN=

13、B1;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_DIN=B2;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_DIN=B3;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_LOAD=0;CH451_LOAD=1;第21页/共25页2.6 LED数码管显示驱动芯片CH451-8CH451CH451的读函数的读函数char read_CH451(void)CH451_DIN=0;CH451_DIN=1;CH451_DIN=1;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_DIN=1;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_

14、DIN=1;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_DIN=0;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;CH451_LOAD=0;CH451_LOAD=1;B7=0;B6=CH451_DOUT;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;B5=CH451_DOUT;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;B4=CH451_DOUT;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;B3=CH451_DOUT;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;B2=CH451_DOUT;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;B1=CH451_DOUT;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;B0=CH451_DOUT;CH451_CLK=0;CH451_CLK=1;return B;返回返回第22页/共25页2.7 2.7 部分程序显示器驱动显示器驱动键盘驱动键盘驱动系统定时系统定时中断程序中断程序各种显示处理程序各种显示处理程序各种键盘处理程序各种键盘处理程序主程序主程序返回返回第23页/共25页2.8 2.8 总体程序框图返回返回第24页/共25页感谢您的观看！第25页/共25页