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AT89C51单片机的数字频率计设计+程序+电路图(2)

时间:2021-03-29 21:28来源:毕业论文
常用的直接测频方法主要有测频法和测周期法两种。测频法就是在确定的闸门时间内,记录被测信号的变化周期数。测周期法需要有标准信号的频率,在待

常用的直接测频方法主要有测频法和测周期法两种。测频法就是在确定的闸门时间内,记录被测信号的变化周期数。测周期法需要有标准信号的频率,在待测信号的一个周期内,记录标准频率的周期数得到待测频率。这两种方法的计数值会产生±1个字误差,并且测试精度与计数器中记录的数值有关。为了保证测试精度,一般对于低频信号采用测周期法;对于高频信号采用测频法,因此测试时很不方便,所以人们提出等精度测频方法。 等精度测频方法是在直接测频方法的基础上发展起来的。融合以上两种方法的优点,可兼顾低频与高频信号,但较以上两种方法而言,等精度频率测量有较高的测量精度,且误差不会随着被测信号频率的改变而改变。因为它的闸门时间不是固定的值,而是被测信号周期的整数倍,即与被测信号同步,因此,测除了对被测信号计数所产生±1个字误差,并且达到了在整个测试频段的等精度测量

2 频率测量原理

2.1 测频法

测频法又叫计数法,原理如图2.1所示

测频法原理图

图2.1测频法原理图

根据频率的定义,频率是指单位时间内周期信号的发生次数。图中晶振提供了测量的时间基准,分频后去开启与关闭时间闸门。闸门开启时,计数器开始计数,闸门关闭停止计数。若闸门开放时间为 ,计数值为 ,则被测频率 。采用该方法测量频率,对于频率较低的被测信号来说,存在测量的实时性和测量精度之间的矛盾。 例如,被测信号为10HZ,精度要求为0.01%。由 ,则N>10000。则所测频率的误差最大为则最短的闸门时间为 ,这样的测量周期根本不可能接受。对10KHZ以下的信号用测频法,反应的时间长于或等于10s,特别在低频的时候,为了测得精确的频率值,要等上几个小时,显然是不可行的。 可见,测频法不适用于低频信号的测量。

2.2测周期法

测周期法又叫计时法,原理图如图2.2所示

图2.2 测周期法原理图

测周期法和测频法基本结构是一致的,把晶振和被测信号互换。 , 为时基信号,计数值 和被测信号的周期成正比。与测频法一样,此法同样存在误差,而最大误差同样为 。若要求测量精度在0.01%以下,则由 ,得N>10000。测周期法适合低频信号的测量,而对高频信号无能为力。源:自~优尔·论`文'网·www.youerw.com/

2.3 等精度测频法

若要求测量10Hz至100MHz的正弦信号,首先将信号转换为方波信号,变成测量同频率的方波信号。采用计时法,当被测信号的频率高于1KHz的时候要将被侧信号进行分频处理。如果被测信号频率很高需要将被测信号的频率多次分频直到达到设计的精度要求。

根据设计要求用单片机的内部T0产生基准信号,由INT0输入被测信号,通过定时方式计算出被测信号的高电平持续时间。通过单片机计算得出结果,最后由1062液晶显示器显示测量结果

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