大学毕业论文设计模板

贺州学院毕业论文

系别物理与电子信息工程系

专业机电一体化

年级2009级

学号×××××

学生姓名×××

联系方式××××××××

指导教师xxx

完成时间2010 年05 月10 日

×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。

目录

摘要 (2)

1 前言 (4)

2 方案设计 (5)

2.1功能要求 (5)

2.2方案论证 (5)

3 系统原理 (5)

3.1原理 (5)

3.2等精度测量的误差计算 (6)

4系统硬件的设计 (7)

4.1 AT89S52的结构和功能 (7)

4.1.1 AT89S52引脚结构 (7)

4.1.2 单片机时钟电路 (7)

4.1.3 复位 (7)

4.1.4 入输出引脚 (8)

4.2 74HC393结构及功能 (8)

4.3 74H14结构及功能 (8)

4.4 74HC04结构与功能 (8)

4.5 74HC74结构及功能 (8)

4.6 74HC00结构和功能 (8)

4.7 74LS245结构和功能 (9)

4.8 系统模块 (9)

4.8.1放大模块 (9)

4.8.2 整形电路 (9)

4.8.3分频模块 (9)

4.8.4测频控制模块 (9)

5 系统软件的设计 (10)

5.1 初始化程序 (10)

5.2 主程序 (10)

6 调试及性能分析 (10)

6.1调试与测试 (10)

6.2 性能分析 (10)

7 结论 (10)

参考文献 (11)

附录 (12)

致谢 (13)

摘要

1 前言 (4)

2 方案设计 (5)

2.1功能要求 (5)

2.2方案论证 (5)

3 系统原理 (5)

3.1原理 (5)

3.2等精度测量的误差计算 (6)

4系统硬件的设计 (7)

4.1 AT89S52的结构和功能 (7)

4.1.1 AT89S52引脚结构 (7)

4.1.2 单片机时钟电路 (7)

4.1.3 复位 (7)

4.1.4 入输出引脚 (8)

4.2 74HC393结构及功能 (8)

4.3 74H14结构及功能 (8)

4.4 74HC04结构与功能 (8)

4.5 74HC74结构及功能 (8)

4.6 74HC00结构和功能 (8)

4.7 74LS245结构和功能 (9)

4.8 系统模块 (9)

4.8.1放大模块 (9)

4.8.2 整形电路 (9)

4.8.3分频模块 (9)

4.8.4测频控制模块 (9)

5 系统软件的设计 (10)

5.1 初始化程序 (10)

5.2 主程序 (10)

6 调试及性能分析 (10)

6.1调试与测试 (10)

6.2 性能分析 (10)

7 结论 (10)

参考文献 (11)

附 录 (12)

致 谢 ........................................................................... 13 1 前言

单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为在实时检测和自动控制领域中广泛应用的器件，在工业生产中成为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。 用单片机和数字电路设计的频率计以读数直观、数字准确、功耗低、体积小、质量轻、信号稳定的优点，解决了现有技术中各种数字仪表由外加干电池供电，不能连续在电路中工作的问题，被电子工程人员广泛应用，并有着广阔的发展前景。

频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他

信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为

1

秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则每测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。

2 方案设计

功能要求

1）测量正弦波、方波和三角波。

2）测量电压≥300mv。

3

）测频范围宽，Fx=1Hz～10MHz。

（4）采用多周期同步测量的等精度测频，在同一闸门内，各被测频率的测度近似相等（因为实际闸门时间与预置门时间并不严格相等）。当闸门时间为10s，基频为1MHz时，测频可能产生的误差≈10-7。

方案论证

1）控制设计

方案一：使用FPGA芯片，应用标准化的硬件描述语言VHDL的数据类型，结构模型层次化，利用丰富的数据类型和层次化的结构模型，可对复杂的数字

系统进行逻辑设计并用计算机进行仿真。

方案二：使用AT89S52为核心，应用C语言对其编程控制外围电路。

3 系统原理

3.1原理

等精度测频的实现方法可简化为图3-1框图。

标准频率(fs)信号从CNT1的时钟输入端CLK输入；经整形后的被测信号(fx)从CNT2的时钟输入端CLK输入。每个计数器的CEN输入端为时钟使能端控制时钟输入。当预置门信号为高电平(预置时间开始)时，被测信号的上升沿通过D触发器的输出端，同时启动两个计数器计数；同样，当预置门信号为低电平时，被测信号的上升沿通过D 触发器的输出端，同时关闭计数器的计数。

在测量过程中，有两个计数器分别对标准信号和被测信号同时计数。首先给出闸门开启信号（预置门上升沿），此时计数器并不开始计数，而是等到被测信号的上升沿到来时，计数器才真正开始计数。然后预置门关闭信号（下降沿）到时，计数器并不立即停止计数，而是等到被测信号的上升沿到来时才结束计数，完成一次测量过程。

3.2

等精度测量的误差计算

设在一次实际闸门时间T 中计数器对被测信号的计数值为Nx ，对标准信号的计数值为Ns 。标准信号的频率为Fs ，则被测信号的频率为：

Nx Ns

Fs Fx *= (3－1) 若忽略标频Fs 的误差，则等精度测频可能产生的相对误差为：

Fxe Fx Fxe Fxe Fxe e -=?= 其中Fxe 为被测信号频率的准确值[1]。

在测量中，由于Fx 计数的起停时间都是由该信号的上升沿触发的，在闸门时间T 内对Fx 的计数Nx 无误差；对Fs 的计数Ns 最多相差一个数的误差，即△Ns ≤1，其测量频率为：

Fs Ns

Ns Nx Fxe *?+= (3－3) 将式(1)和(3)代入式(2),并整理得(4)：

Fs

T Ns Ns Ns

e *11=≤?= (3－4)

由上式可以看出，测量频率的相对误差与被测频率的大小无关，仅与闸门时间和标准信号频率有关，即实现的整个测试频段的等精度测量。闸门时间越长，标准频率越高，测频的相对误差就越小。标准频率可由稳定度好、精度高的高频率晶体振荡器产生，在保证测量精度不变的前提下，提高标准信号频率。可使闸门时间缩短，即提高测试速度。标频在10KHz 和100KHz 时闸门时间与最大允许误差的对应关系如表3-1所示。

4系统硬件的设计

4.1 AT89S52的结构和功能

××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

引脚结构

××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

4.1.2 单片机时钟电路

××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

4.1.3 复位

××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××