郑太恒,孙凤乾,刘海英,刘大鹏

齐鲁工业大学( 山东省科学院) 电气工程与自动化学院,济南 250353

数字频率计与传统纯硬件电路的测量方式相比,有着成本低,速度快,空间占用率低等优点。可以实现量程的自动切换,对脉冲宽度等其他参数进行测量的功能[1]。

目前主流的数字频率计设计方案有采用小规模数字集成电路制作,采用FPGA芯片作为控制核心,采用单片机为主控制芯片等方案[2]。小规模数字集成电路设计可以长期储存且稳定性较高[3],但电路结构较为复杂且无法通过编程实现功能。FPGA 的出现突破了硬件设计方面的体积大、难于集成、设计完后不容易更改的瓶颈[4],但是价格昂贵且编程复杂。随着单片机技术的发展,单片机已经可以完美弥补以上缺点,实现高精度,快速度,小体积的频率计设计[5]。基于单片机的数字频率计利用单片机内部的定时/计数器直接计算频率[6],选用MAX232芯片进行单片机与PC机的电平转换[7],以此进行测量参数如波形、量程等选择,这样可以实现多波形、大量程测量,但操作复杂需要人工干预,不够方便,且由于计算方式问题会出现误差[8]。

本设计的大体流程为通过单片机内自带的定时/计数器,将经过整流、分选频电路[9]后的输入信号在多个不同周期中分别进行测量[10],从而达到高频率、高精度、低误差的性能指标,最后将测量频率值输出至LCD1602液晶屏显展示结果,可以实现多波形测量及量程的智能切换。

1 智能频率计

1.1 概 述

本课题介绍的以单片机为核心设计的智能数字频率计,可以测量10 Hz～1 MHz的频率,测量波形为三角波、矩形波、正弦波。……