频率计课设报告

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1、电子测量原理课程设计基于AVR的数字频率计团队成员：王斌贵、徐杰顺、杨梅学号：1015212014、1015212024、1015212027指导教师：所在学院：信息科学与工程学院日期：2013年07月06日11录目录1、频率计应川概述12、劑■（：、13、测遷湖24、耕没'汁45、雜憾46、实验误盖67、分工及总结67.1分工.67.2总结.68、轉划伏7附录A1、频率计应用概述频率计又称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。其最基本的工作原理为：当被测信号在特定吋间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=

2、N/T。电子计数器是一种基础测量仪器，到目前为止已省30多年的发展史。早期，设计师们追求的目标主要是扩展测量范围，再加上提高测景精度、稳定度等，这些也是人们衡量电子计算器的技术水平，决定电子计数器价格高低的主要依据。A前这些基本技术口臻完善，成熟。应用现代技术可以轻松地将电子计数器的测频上限扩展到微波频段。随着科学技术的发展，用户对电子计数器也提出了新的要求。对于低档产品要求使用操作方便，量程（足够）宽，可靠性高，价格低。而对于中高档产品，则耍求有高分辨率，高精度，高穂定度，高测量速率；除通常通用计数器所具有的功能外，还要有数裾处理功能

3、，统计分析功能，时域分析功能等等，或者包含电压测量等其他功能。这些要求有的已经实现或者部分实现，但耍真正完美的实现这些目标，对于生产厂家来说，还有许多工作要做，而不是表面看来似乎发展到头了。由于微电子技术和计算机技术的发展，频率计都在不断地进步着，灵敏度不断提高，频率范围不断扩大，功能不断地增加。在测试通讯、微波器件或产品时,通常都是较复杂的信号，如含有复杂频率成分、调制的或含有未知频率分量的、频率岡定的或变化的、纯净的或叠加有千扰的等等。为了能正确地测量不同类型的信号，必须了解待测信号特性和各种频率测量仪器的性能。微波计数器一般使用类

4、型频谱分析仪的分频或混频电路，另外还包含多个吋间基准、合成器、中频放人器等。虽然所有的微波计数器都是用来完成计数任务的，但制造厂家都有各自的一套复杂的计数器的设计、使得不同型号的计数器性能和价格会有所差别,比如说一些计数器可以测量脉冲参数，并提供类似于频率分析仪的屏幕显示，对这些功能異省不同功能不同规格的众多仪器，我们应该视测试需要正确地选择，以达到最经济和最佳的应用效果。2、控制核心主芯片采用Atmel公司生产的采用精简指令集R1CS结构的低功耗8位单片机）））ATmegal6。它的单周期指令能够保证高的执行效率和低成本，具有高达lM

5、IPS/MHz的高速运行处理能力。片内提供丫16kB的ISP编程Flash程序存储器（擦除次数大于1万次），32个吋编程的T/0端口，2个8位定吋计数器，1个具宥捕捉功能的16位定时计数器，1个可编程的申行接口USART,一个SP1申行外设接口（支持1SP程序下载）。3、测量原理一般的单片机采用定时的方法来进行频率测量。这种方法需要使用两个定时器，或者是一个定时器加一个外部屮断，这样就要占用两个硬件资源。ATmegal6单片机的定吋计数T/C1自身带冇输入捕捉功能单元(见图1>,为精确测量周期提供了很好的基础。ICF1数据总线I冬I1T

6、/C1的输入捕捉功能该功能可以精确捕捉一个外部事件的发生，记录该事件发生的时间印记。利用该功能进行频率测量时，不但只占用一个硬件资源(即定时计数器T/C1),而且还能获得好的测量精度。里然ATmegal6是8位单片机，但其T/C1是16位计数器，和一般的8位计数器相比，它具冇高精度和宽时范围的特点。TCCR1B[7]是定时计数器T/C1的一个控制寄存器。当置位标志位ICNC1为1时，使能输入捕捉触发信号的噪声抑制(NoiseCanceler)功能。噪声抑制电路是一个数字滤波器。只有当触发信号的4次采样值相等时，该信号才确定触发。输入捕捉

7、信号的触发方式由ICES1决定，通过边缘检测器(EdgeDetector)进行判断。假定上升沿触发输入捕捉事件，当一个输入捕捉事件发生时，即引脚ICP1上的逻辑电乎由低变高时;r/C1的计数寄存器TCNT1的计数值将被定时计数器的硬件自动同步复制写入捕捉寄存器ICR1中，并置位输入捕获标志位ICF1,产生中断申请。即当每一次ICP1的输入信号由低变高吋，TCNT1中的计数值都会再次同步复制到ICR1中。若将连续2次的ICR1数据记录下来，那么2次ICR1的差值乘以已知的计数器计数脉冲的周期，就是输入信号一个周期的时间。在整个过程屮，计数

8、器的计数工作没有受到任何影响，捕捉事件发生的时问印记是由硬件自动同步复制到ICR1中的，因此所得到的周期值是非常准确的。该频率计以ATmegal6为控制核心，是一个支持ISP的最小系统。硬件原理图如图2所示