智能仪器频率测试仪设计(编辑修改稿)

智能仪器频率测试仪设计(编辑修改稿)内容摘要：

件见表。 表 74HC573推荐操作条件表 这个器件带有 保护电路，以免被高的静态电压或电场损坏。 然而，对于高阻抗电路，必须要采取预防以免工作在任何高于最大值范围的条件下工作。 VIN和 VOUT应该被约束在 GND≤（ VIN或 VOUT）≤ VCC。 RS232 的介绍 RS232 是 由电子工业协会 (EIA) 所制定的异步传输标准接口。 通常 RS232 接口以 9 个引脚 (DB9) 或是 25 个引脚 (DB25) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS232 接口，分别称为 COM1 和 COM2。 其 电气特性 ： EIARS232 对电器特性、 逻 辑电平 和各种信号线 的 功能都作了规定。 (1)在 TxD 和 RxD 上： (2)逻辑 1(MARK)=3V～ 15V (3)逻辑 0(SPACE)=+3～ +15V (4)在 RTS、 CTS、 DSR、 DTR 和 DCD 等控制线上： (5)信号有效（接通， ON 状态，正电压）＝ +3V～ +15V (6)信号无效（断开 ， OFF 状态，负电压 )=3V～ 15V 各个单元模块连接的具体关系参见附录 1。 4 软件设计 系统软件设计总体结构如图。 图 系统软件设计总体结构 图 程序流程如图。 初始化 判断有键 键盘扫描 Y 处理按键的键值 显示 测相 测频 键值 N 0XFEH 0XFDH 主程序 键盘扫描 数据处理 频率及相位显示 图 数据处理模块流程 图 见图。 显示部分模块流程 图 见图。 图 图 根据所得数值查表找到相应段码 调用延时函数 送入位码 调用延时函数 返回主程序 显示程序开始 判断键值 0XFE 0XFD 初始化 T0,开启 TR0,EA 调用延时函数延时一秒 关闭 TR0 提取出 TH0, TL0 返回主程序 初始化 T1，开启 TR1 INT1=1 时 T1开始工作 INT1=0 时，TR1=0 提取出 TL1 数据处理程序开始 5 系统调试 Proteus软件仿真 Proteus 仿真总图 Proteus 仿真结果总图见 附录 2 Proteus 仿真的元件参数 Proteus 仿真元件参数 见表 所示。 表 Protues仿真元件参数表 元件编号 元件型号 元件编号 元件型号 电阻 R1 510 电阻 R18 100 电阻 R2 10K 电阻 R19 30K 电阻 R3 10K 电阻 R20 30K 电阻 R4 100 排阻 RP1 1K 电阻 R5 510 排阻 RP2 1K 电阻 R6 10K 无极性电容 C1 电阻 R7 10K U1 AT89C52 电阻 R8 100 U2:A LM324 电阻 R9 510 U2:B LM324 电阻 R10 510 U3:A 74HC02 电阻 R11 100 U3:B 74HC02 电阻 R12 100 U4 74HC573 电阻 R13 100 U5 ULN2803 电阻 R14 100 U6 74HC573 电阻 R15 100 U7 74HC138 电阻 R16 100 U8 741 电阻 R17 100 U9 7408 Proteus 仿真的具体操作 软件仿真是设计的一个重要部分，一般来说，如果能够在软件仿真获得成功，下一步的硬件调试就不会出多大的问题。 我们运用的软件仿真平台式 Proteus 的 ISIS 仿真工具。 首先按硬件调试平台或者是根据设计的原理图绘制出仿真的原理总图，然后根据需要一部分一部分的进行调试。 在进行软件调试的时候，特别是对移相及整形电路进行调试的时候，为了看它的时序是否符合技术资料上的时序要求，最好单步进行调试。 这里提供了一个比较好的解决方案。 通过 KEIL C和 Proteus （及以上版本），可以通过驱动让 Proteus 和 KEIL C 联合调试，并通过 ISIS 的数字示波器实时监视单总线的时序。 连接图如图。 频率及相位测试仪部分的仿真连接见图。 图 频率及相位测试仪部分的仿真连接图 6 系统功能指标参数 本系统可完成对信号频率的频率测量和相位差测量。 可实现测量频率的范围为 20Hz 到 20KHz，相位的范围为 0176。 到 360176。 可通过按键实现测频或测相，用 LED 数码管直接显示读数，显 示清晰直观。 通过与现实温度的对比，可以粗略的测得该设计的准确度，从而对比该设计的指标。 我们用标准的温度计对一杯温水的温度进行测量，并且将测量结果同本系统所测得结果作对比，得出如表 所示的结果。 通过与现实频率相位的对比，可以粗略的测得该设计的准确度，从而对比该设计的指标。 我们用标准的频率相位计对一信号的频率相位进行测量，并且将测量结果同本系统所测得结果作对比，得出如表 所示的结果。 系统性能参数测试表 频率相位计测得频率（ HZ） 频率相位计测得相位 (176。 ) 系统测得频率 （ HZ） 系统测得相位 (176。 ) 频率相位计测得频率（ HZ） 频率相位计测得相位 (176。 ) 系统测得频率（ HZ） 系统测得相位 (176。 ) 100 173 101 177 1600 279 1606 280 200 199 199 205 2100 291 2102 295 500 233 499 234 2700 310 2688 311 1000 256 1001 262 3300 339 3295 343 从表 可得，本设计能够比较准确的测量温度相位，并且能够实时显示其值 ，灵敏度较高。 7 结论 本次设计中遇到很多平常不常注意的和遇到的问题，知识面和实践上都有一些问题，在本次设计中充分感到了时间的紧迫和创新的快乐。 理论上大胆假设，实践上小心求证。 本组同学齐心协力在四周时间里完成了设计。 本设计的数字测频测相仪具有原理简单、易于编程的特点。 使用单片机的定时器与计数器实现频率的等精度测量是本次设计的亮点，但由于时间与技术上的问题，本次设计还有诸多问题。 但总的来讲本次设计是成功的。 8 总结与体会 通过这次课程 设计，使自己的知识水平有了显著的提高，并学会了如何将自己所学的运用于实践 之中，本系统所涉及的东西几乎涵盖了大学所学的各个方面的知识， 如电子技术、 电路原理 、程序设计基础、 检测与转换、 单片机 等，尽管 下半年就将 毕业，但是学习却是 终身受益 的事情 ，只有不断学习才能不断进步，只有不断的将所学运用于实践，才能检验出所学是否正确，自己是否真的掌握。 本系统还有很多有待提高之处， 这需要在以后的学习中完善自己的知识不断补充。 通过这次课程设计，我们学会了把书本上的理论知识如何运用到实践中，在以后的生活学习中，我们也将不断努力、创新。 《单片机原理与接口技术》 李朝青 北京航空航天大 学出版社 《单片机原理与应用》 李建忠 西安电子科技大学出版社 《智能仪器原理，设计及调试》 季建华等 华东理工大学出版社 《 单片机应用系统设计 应用》 何立民主编 北京航空航天大学出版社 《智能化仪器原理及应用》 曹建平 西安电子科技大学出版社 《智能仪器原理与设计》 赵新民 哈尔滨工业大学出版社 《智能仪器原理及应用》 赵茂泰 电子工业出版社 《现代科学仪器》 中国分析测试协会主办 《自动化仪表》 中国仪器仪表学会 上海工业自动化仪表研究所 主办 《仪器仪表学报》 中国仪器仪表学会主办 仪器仪表网 （ :/） 仪器商城网 （ :/） 附录 1： 系统的电路原理图 1 6 2 7 3 8 4 9 5J1 DB9VCCTXDRXDD4R111KC1830pFC1930pFC174.7uFR2710KRSTVCCVCCR1in13R2in8T1in11T2in10V+2V6VCC16R1out12R2out9T1out14T2out7C1+1C1 3C2+4C2 5GND15RS2。