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第I页电控学院课程设计（论文）课程名称：ARM嵌入式系统基础教程题目：ARM为核心的频率计设计院（系）：电气与控制工程学院专业班级：测控技术与仪器1002组员：指导教师：2013年12月28日第II页ARM为核心的频率计设计[摘要]: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。频率计最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T。本文以ARM为内核设计频率计，用ARM的定时器/计数器的定时和计数功能，检测外部方波频率，并用上位机显示。关键词：频率计、ARM、定时计数第III页目录1.概述......................................................................................................................................................................11.1本次设计任务.............................................................................................................................................11.1.1设计题目.........................................................................................................................................11.1.2设计要求.........................................................................................................................................11.2设计基本原理.............................................................................................................................................22.方案设计..............................................................................................................................................................33.硬件设计..............................................................................................................................................................43.1硬件设计原理图及其介绍........................................................................................................................43.2主要单元电路的设计................................................................................................................................43.2.1电源电路设计................................................................................................................................43.2.2时钟振荡电路设计.........................................................................................................................53.2.3复位电路设计.................................................................................................................................63.2.4串口电路.........................................................................................................................................63.2.5显示电路设计.................................................................................................................................73.3硬件电路总体设计...................................................................................................................................104.软件设计............................................................................................................................................................11结论..........................................................................................................................................................................12心得体会..................................................................................................................................................................13致谢..........................................................................................................................................................................13参考文献..................................................................................................................................................................14附录1:程序清单....................................................................................................................................................15第1页1.概述数字频率计(DFM)是电子测量与仪表技术最基础的电子仪表类别之一,数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，而且它是数字电压表(DVM)必不可少的部件。当今数字频率计不仅是作为电压表、计算机、天线电广播通讯设备、工艺过程自动化装置。多种仪表仪器与家庭电器等许多电子产品中的数据信息输出显示器反映到人们眼帘。集成数字频率计由于所用元件少、投资少,体积小,功耗低,且可靠性高,功能强,易于设计和研发,使得它具有技术上的实用性和应用的广泛性。不论从我们用的彩色电视机、电冰箱，DVD，还有我们现在家庭常用到的数字电压表数字万用表等等都包含有频率计。现在频率计已是向数字智能方向发展，即可以很精确的读数也精巧易于控制。数字频率计已是现在频率计发展的方向,它不仅可以很方便的读数,而且还可以使频率的测量范围和测量准确度上都比模拟先进.而且频率计的使用已是很多的方面,数字卫星、数字通讯等高科技的领域都有应用，今天数字频率计的发展已经不仅仅是一个小电子产品的发展也是整个民族乃至整个国家的发展，所以频率计的发展是一个整体的趋势。1.1本次设计任务1.1.1设计题目以ARM为核心设计频率计1.1.2设计要求1）用protel画出最小系统及外围扩展电路2）显示部分可用12864或者数码管最好用上位机（VB界面）主要功能为，用ARM的定时器/计数器的定时和计数功能，外部扩展6位LED数码管，要求累计每秒进入ARM的外部脉冲个数，用LED数码管显示出来。或用上位机显示。3）要求小组成员分工明确，答辩到位第2页1.2设计基本原理所谓频率，就是周期性信号在单位时间(1s)内变化的次数．若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为fx=N/T。从原理图可知，被测信号Vx经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号Ⅰ，其频率与被测信号的频率fx相同。时基电路提供标准时间基准信号Ⅱ，具有固定宽度T的方波时基信号II作为闸门的一个输入端，控制闸门的开放时间，被测信号I从闸门另一端输入，被测信号频率为fx,闸门宽度T，若在闸门时间内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=N/THz。可见，闸门时间T决定量程,通过闸门时基选择开关选择,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.在整个电路中,时基电路是关键,闸门信号脉冲宽度是否精确直接决定了测量结果是否精确.逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲Ⅳ，使显示器上的数字稳定；二是产生清“0”脉冲Ⅴ，使计数器每次测量从零开始计数。图1.l原理总体结构图清零信号锁存信号ⅣⅤTNⅣⅤⅢⅡⅠ整形放大电路计数器锁存器译码器逻辑控制电路显示器时基电路闸门ⅠⅡⅢ第3页2.方案设计方案1由外部波形发生器传送出频率后经LPC2200定时器对频率进行计数。然后由上位机对频率进行计数显示。方案2通过板内的1个定时器，完成发射频率与频率计数。板内自带的定时器向另一个定时器发送方波频率，由另一个定时器接受并进行计数。外接液晶屏1602显示频率，并且显示的程序可由板内的2个按键切换或进行中断。因为本次设计所提供的器件有波形发生器，使用方案1更有利于整体设计，且在软件设计上更容易实现。故此次设计我们使用方案1。第4页3.硬件设计3.1硬件设计原理图及其介绍图3.1原理框图由上图知，被测脉冲信号进入ARM开发板，然后经过1S的定时捕获得出频率值，再经由上位机显示出数值。3.2主要单元电路的设计本次电路设计主要包括以下几个模块：电源电路设计