關(guān)于一種以單片機(jī)設(shè)計的頻率測量系統(tǒng)軟件的設(shè)計方法

伴隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展趨勢與普及化，“頻率”早已變成人民群眾所了解的標(biāo)量。而單片機(jī)設(shè)計的出現(xiàn)，也是對包含測頻以內(nèi)的各種各樣測量技術(shù)性產(chǎn)生了很多重特大的飛越，殊不知，小容積、質(zhì)優(yōu)價廉、作用強(qiáng)等優(yōu)點也在電子器件行業(yè)占據(jù)十分關(guān)鍵的影響力。因此．文中得出了一種以單片機(jī)設(shè)計的頻率測量系統(tǒng)軟件的設(shè)計方法。

1、測頻系統(tǒng)軟件的硬件配置構(gòu)造

測量頻率的方式一般分成微波感應(yīng)器測頻法、數(shù)字功放測頻法及電子器件計數(shù)法三種。微波感應(yīng)器測頻法（又可分成串聯(lián)諧振法和電橋法），常見于頻率粗測，在 1％上下。數(shù)字功放比較分析法可分成拍頻法和差頻法，前面一種是運用2個數(shù)據(jù)信號線形累加以造成拍頻狀況，再根據(jù)檢驗零拍狀況開展測頻，常見于低頻測量，出現(xiàn)偏差的原因在零點幾 Hz；后面一種則運用2個離散系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號累加來造成差頻狀況，隨后根據(jù)檢驗零差狀況開展測頻，常見于高頻率測量，出現(xiàn)偏差的原因在±20 Hz 上下。之上方式在測量范疇和上都是有一定的不夠，而電子器件計數(shù)法關(guān)鍵根據(jù)單片機(jī)設(shè)計開展操縱。因為單片機(jī)設(shè)計的極強(qiáng)操縱與運算作用，電子器件計數(shù)法的測量頻率范疇寬，高，便于完成。本設(shè)計方案便是選用單片機(jī)設(shè)計電子器件計數(shù)法來測量頻率，其系統(tǒng)軟件硬件配置基本原理框架圖如圖所示 1 所顯示。

為了更好地提升測量的，擴(kuò)展單片機(jī)設(shè)計的測頻范疇，本設(shè)計方案采用了對數(shù)據(jù)信號開展分音器的方式。設(shè)計方案中選用兩塊同歩十進(jìn)制加減法計數(shù)器 74LS160 來構(gòu)成一個 100 分頻器。該 100 分頻器由2個同歩十進(jìn)制加減法計數(shù)器 74LS160 和一個與非門 74LS00 相互設(shè)計方案而成。因為一個 74LS160 能夠分音器十的方，而當(dāng) 片 74LS160 工作中時，如果有進(jìn)位，輸出端 TC 便有進(jìn)位數(shù)據(jù)信號送進(jìn)第二片的 CEP 端，另外 CET 也為上拉電阻，那樣2個運行狀態(tài)操縱端 CET、CEP 將另外為上拉電阻，這時第二片 74LS160 將開始工作。

2、頻率測量控制模塊的電路原理

用單片機(jī)設(shè)計電子器件計數(shù)法測量頻率有測頻率法和測周期時間法二種方式。測量頻率關(guān)鍵是在企業(yè)定時執(zhí)行時間里對被測數(shù)據(jù)信號單脈沖開展記數(shù)；測量周期時間則是在被測數(shù)據(jù)信號一個周期里對某一標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器開展記數(shù)。

2．1 8051 測頻法的誤差分析

電子器件計數(shù)器測頻法主要是將被測頻率數(shù)據(jù)信號加到計數(shù)器的記數(shù)鍵入端，隨后讓計數(shù)器在國際標(biāo)準(zhǔn)時間 Ts1 內(nèi)開展記數(shù)，個人所得的計標(biāo)值 N1。與被測數(shù)據(jù)信號的頻率 fx1 的關(guān)聯(lián)以下：

而電子器件計數(shù)器測周規(guī)律是將規(guī)范頻率數(shù)據(jù)信號 fs2 送至計數(shù)器的記數(shù)鍵入端，而讓被測頻率數(shù)據(jù)信號 fx2 操縱計數(shù)器的記數(shù)時間，個人所得的計標(biāo)值 N2 與 fx2 的關(guān)聯(lián)以下：

實際上，不管用哪樣方式開展頻率測量，其關(guān)鍵出現(xiàn)偏差的原因源全是因為計數(shù)器只有開展整數(shù)金額記數(shù)而造成的±1 出現(xiàn)偏差的原因：

由此可見，在一樣的 Ts 下，測頻法 fx1 的低頻端，出現(xiàn)偏差的原因遠(yuǎn)高于高頻率端，而測周法在 fx2 的高頻率端，其出現(xiàn)偏差的原因遠(yuǎn)高于低頻端?；A(chǔ)理論研究表明，如開展 n 次反復(fù)測量隨后取均值，則±1 出現(xiàn)偏差的原因會減少 n 倍。如給出±1 出現(xiàn)偏差的原因ε0，則規(guī)定ε≤ε0ο對測頻法要 fx1≥對測周規(guī)律規(guī)定 fx2≤ε0fs2ο因而，對一給出頻率數(shù)據(jù)信號 fs 開展測量時，用測頻法 fs1 越低越好，用測周規(guī)律 fs2 越高越好。

2．2 8051 單片機(jī)設(shè)計的測頻范疇和測頻時間

8051 單片機(jī)設(shè)計的計時器／計數(shù)器插口，在特殊晶振電路頻率 fc=12 MHz 時，可輸人數(shù)據(jù)信號的頻率限制是 fx≤fc／24=500 kHz。如用測頻法，則頻率的限制在于 8051，故測頻法的測量范疇是：

即：fx1≤500 kHz。

用測頻法測頻時，計時器／計數(shù)器的記數(shù)間隔時間可由 8051 的此外一個計時器／計數(shù)器進(jìn)行，外接 100 分頻器的狀況下，fx1 的頻率范疇可拓展到 50MHz。用測周法設(shè)計方案時，其頻率的低限取決于 8051 計數(shù)器的極限。充分考慮 8051 內(nèi)部為 16 位，再加上 TF 標(biāo)志位，記數(shù)范疇為 217，因而其記數(shù)時間為秒。而假如選用半周期時間測量，則測頻范疇是：

在測周法中，規(guī)范頻率數(shù)據(jù)信號 fs2 由 8051 的內(nèi)部定時執(zhí)行構(gòu)造造成，f s2 恒為 fc／12，因而，在給出ε0 為 0．0 1 時，fx2 不僅有一定的限制頻率，也是有一定的低限頻率。即：

并不難看出得到：4Hz≤fx1≤10 kHz 理論上能夠做到無窮，即 fs1 能夠做到無限低，因而，fx1 可做到無窮小，因而，能夠覺得測頻法的測頻范疇僅有限制頻率，沒有低限頻率。而再那樣，2個頻率范疇相累加就可以獲得該頻率計的測頻范疇：4 Hz≤fx1≤50 MHz。能夠做到 1Hz。從之上剖析能夠看得出，測頻法測量的頻率覆蓋面積較寬，且在高頻率端測量較高，而在低頻段的測量較低，另外測量時間較長。測周法測量的頻率覆蓋面積窄小，在高頻率段的測量較低，在低頻段的測量較高，測量時間較短。因而，測頻法適合高頻率數(shù)據(jù)信號的測量，測周法適合較低頻數(shù)據(jù)信號測量。

8051 能用手機(jī)軟件來操縱計時器／計數(shù)器的工作方式，以完成測頻法與測周法的動態(tài)性轉(zhuǎn)換。對寬屏帶、高速運行的頻率測量，可選用手機(jī)軟件轉(zhuǎn)換測量方式來提升測量與測量速率。其測頻電源電路如圖所示 2 所顯示。

3、軟件開發(fā)

由圖 2 所顯示的測頻電源電路得知，波型歷經(jīng)哈里斯觸發(fā)器原理 74LS132 后，再經(jīng)整形美容變大后就可以變?yōu)椴ㄐ?，隨后運用 8051 的計時器／計數(shù)器 T0 給出定時執(zhí)行時間為 10 ms，再運用 8051 的計時器／計數(shù)器 T1 作計數(shù)器，總計 10 ms 時間里所歷經(jīng)哈里斯觸發(fā)器原理 74LS132 的波形數(shù)據(jù)信號。當(dāng) T0 定時執(zhí)行滿 10 ms 時，T0 向 CPU 傳出終斷數(shù)據(jù)信號以申請辦理終斷，并開展頻率測量。假定所設(shè)置的中介公司頻率為 l00／10 ms=l00×100=10000 Hz=10 kHz，岡為 fx=N／T，因此，能夠?qū)⒓僭O(shè)給出標(biāo)值 100 與 Tl 開展較為，再將 Tl 計數(shù)器里所計的標(biāo)值與給出的標(biāo)值開展較為。因為再用測頻法測量頻率時，較小頻率的出現(xiàn)偏差的原因很大（±l 出現(xiàn)偏差的原因）。因此，這兒用 l0 kHz 做為正中間頻率，其±1 出現(xiàn)偏差的原因為 9．9 kHz 和 1 0．1 kHz，誤差為 1％，由此可見該出現(xiàn)偏差的原因并不是非常大，還能夠接納。

實際上，當(dāng)頻率較為低于 1 5kHz 時，若程序流程挑選用測量周期時間法。則測周法流程表以及程序流程如如圖所示 3 所顯示。