基于STC12C5A60S2的高频高精度频率计的设计.doc
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1、基于STC12C5A60S2的高频高精度频率计的设计在电子技术领域,频率是最基本的电参数之一,也是电子测量中最基本的测量之一。随着科学技术的迅速发展,对被测信号频率测量的精度要求越来越高。传统的直接测频法的测量精度随被测信号频率的降低而降低;直接测周法的测频精度随被测信号频率的升高而降低,在实际应用中存在着较大的局限性;而等精度测频法不仅具有较高的测频精度,而且在整个频率区域能保持恒定的测频精度。本文介绍了以STC12C5A60S2单片机为主控芯片的高频高精度数字频率计的设计方案。1 等精度测频基本原理等精度频率测量也称为多周期同步测量,与传统的频率测量原理相比,其优点是可在整个测频范围内获得
2、同样高的测试精度和分辨率。其测量原理,其工作时间波形图。其中,fx为输入信号的频率,f0为基准信号的频率。A、B 2个计数器在同一个闸门时间T内分别对fx和f0进行计数,计数器A的计数值Nx=fxT,计数器B的计数值N0=f0T。因此,被测信号的频率fx公式为:图1中,D触发器的作用是使闸门信号与被测信号同步,实现同步开门,并且开门时间T准确地等于被测信号周期的整数倍,因此计数器A的计数值Nx消除了传统测频方法中的1计数误差。计数器B虽然有1计数误差,但由于f0很高,N01,因此N0的1计数误差的相对值1/N0很小,且该误差与被测信号的频率fx无关,因此在整个测频范围内,该框图能实现等精度的频
3、率测量。2 系统硬件组成本系统主要由放大整形电路、信号频率测量电路和数码管显示电路组成。放大整形电路主要用来对被测信号(三角波、方波、正弦波及锯齿波等)进行峰峰值放大处理,再整形为矩形波,同时去除噪声干扰。本系统选用32 MHz的石英晶振作为基准信号,从而保证测频精度。2.1 STC12C5A60S2单片机在测高频信号时,由于普通51单片机在确认一次负跳变时需要2个机器周期,即24个时钟周期,因此外部输入信号的最大频率为系统振荡器频率的。假设选用32 MHz的晶振,普通51单片机所测信号的最大频率为1.33 MHz,显然普通51单片机所测信号的上限频率太小。针对上述现状,本系统选用STC12C
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