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单片机的数字频率计设计

时间:2020/10/27 9:23:32  作者:  来源:  查看:0  评论:0
内容摘要:用方案介绍数字频率计是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。传统的数字频率计大多采用74LS系列数字集成电路直接测频,在使用过程中存在电路结构复杂,测量精度低、故障率高、维护不易等问题。于是,随着芯片技术的发展,很多芯片被应用到频率计的设计当中,因此频率计的设计又大致出...

用方案介绍
数字频率计是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。传统的数字频率计大多采用74LS系列数字集成电路直接测频,在使用过程中存在电路结构复杂,测量精度低、故障率高、维护不易等问题。于是,随着芯片技术的发展,很多芯片被应用到频率计的设计当中,因此频率计的设计又大致出现了两种方案[7]。
一种是专用芯片,如利用MAXIM 公司的ICM7240制作的频率计。其特点是简单易行,但由于这种芯片的最高计数频率仅有15MHz,远不能达到在一些场合需要测量很高频率的要求,而且测量精度也受到芯片本身的限制。
另一种方案是以单片机为主再附加一些外围电路来设计数字频率计,采用这种方案有一个很大的优点,那就是可通过单片机的软件设计,采用适当的算法,取代很多以前用硬件实现的电路,这不仅能弥补以往频率计测量精度低、故障率高、维护不易等不足,而且性能也得到了很大的提高。
2.4  确定方案
从方案介绍里可以得知两种方案都比较简洁。但是前一种方案是采用的专用集成芯片,用这种芯片来做数字频率计达不到培养学生能力的目的,而且该种方案设计的频率计的精度不够高。后一种方案由于使用了功能较强的单片机,使系统可以用软件设计来代替原来的部分硬件设计以实现原有功能。采用软件设计,不仅可以通过对软件的调整来提高频率计的测量精度,而且制作出现故障时修改比较容易。
单片机是一种发展极快,应用方式极其灵活的芯片。它以灵活的设计、微小的功耗、低廉的成本,在数据采集、过程控制、模糊控制、智能仪表等领域得到了广泛的应用,同样单片机也应用到了频率计的制作当中。本设计是对被测信号进行分频后送入单片机,由单片机对其测量,将测量的结果,经过运算后通过显示器显示出来。
单片机中一般都设有定时计数器,如MCS-51 系列的单片机片内有两个独立的16 位定时计数器,再利用外扩展计数器的方法就可以构成24 位、32 位等量程的计数器,从而可以使其计数模值提高到16M、4G左右,若再采用单片机的定时计数器溢出中断的办法,计数模值可以更高;从理论上讲,采用这种扩展的办法构成的计数器其模值可以是任意大[6]。若这种计数器输入的计数脉冲是周期性的、连续的脉冲信号,就可以构成频率计。显然,从理论上看这种频率计的测量模值也可以做到任意大。但在实际应用中,由于电子器件的开关速度都不可能做到任意大,从而大大地限制了其工作频率。因此提高频率计的工作频率只能在硬件选材上下工夫。
 

Tags:频率计



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