基于单片机的频率计数器设计(附件)【字数：11309】
摘 要在电子设计当中，模拟信号的频率这一参数指标，表明了信号的重要特性。因此，对信号频率的测量显得至关重要，这就引出了本次论文的研究对象，信号频率的测量。本次设计选用TI的单片机MSP430作为软硬件系统的控制器。通过将方波信号进行放大和滤波处理之后得到特性良好的方波，然后通过MSP430的IO进行输入捕获，最后计算出信号的频率，并将该频率值通过LED数码管进行显示出来。本次设计的主要工作在于通过单片机MSP430的定时器的输入捕获功能，方波上升沿触发其进入中断函数，并进行相关计算，最终得出信号的频率值。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 频率计数器概述 1
1.2 频率计数器的发展及研究现状 1
1.3 本课题研究背景及主要研究意义 2
1.4 本章小结 2
第二章 系统设计 3
2.1 频率计数器器件选择 3
2.1.1 单片机的选择 3
2.1.2 显示器的选择 3
2.2 MSP430单片机简介 4
2.2.1 主要特性 5
2.2.2 管脚说明 7
2.4 数码管 10
2.5 本章小结 11
第三章 硬件电路设计 12
3.1 硬件方案设计 12
3.2 NE555方波产生信号电路 14
3.3 电源模块 15
3.4 系统电路 16
3.5 本章小结 18
第四章 软件设计 19
4.1 软件整体方案 19
4.2 频率测量 20
4.3 方波捕获 21
4.4 本章小结 22
第五章 总结和展望 23
结束语 24
致谢 25
参考文献 26
附件1：数码管显示代码 27
附件2：定时器输入捕获函数 28
第一章 绪论
1.1 频率计数器概述
电子工程师常常要对频率、时间间隔等测量，或对事件计数。为了测量的更精确，频率计的或类似的产品是必要的。例如，时间间 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
隔分析仪，电子计数器等这些工具不仅可以提供更高的精度，为研究和发展的能力，而且还提高了解析。并且，这也为低成本的维修和便携的性质提供了保障，与此同时为大批量的生产活动提供了高效率。
早期设计的电子计数器被用作对如原子现象等进行计数。频率计在发明计数器前都是测量频率的主要工具，但是，这类协调装置的频率非常的低。频率计数器是一种新型的数字方式解决方案，是对信号参数等频率值进行精准测量的早期的仪器中的一种。
频率计数器的主要衡量指标，是对功能、精度、范围、稳定性等进行测量。这些功能的精准与否，也是其价格高低的决定因素。在电子测试技术日渐发展的今天，频率计数器也的发展也是日新月异。
频率计数器除了能够方便地对射频、微波频段等无线频段信号测量之外，大多数的频率计数器通常有一些其他的功能：比如测量时间间隔、相位、周期、频率比、正/负脉冲宽度、上升/下降时间、占空比以及峰值电压。频率计功能延伸的最高境界就是综合了调制域分析仪的功能。
1.2 频率计数器的发展及研究现状
由于随着当前加工制造业工艺的提高，半导体技术使得当前的各种IC芯片集成度越来越高。同时，对于当前论文研究的内容所包含的数字频率计逐渐趋向于更加智能化，更加的微型低功耗。目前，对于市场上所出现的频率计数器的工作方式大都采用基于脉冲计数器的这样一种工作原理，它的功能有频率、频率比、时间、周期、相位的测量，另外，它还具备自己检查、自己校准、自己诊断、数理统计、计算方均根值、数据存储并有数据通信等别的很多的功能。这种主要功能为多功能数字测量的仪器，通常称它为电子计数器。
从当前显示的一些资料所做的一些市场调研分析来看，目前国内有很多家电子信息技术公司推出了自身主打的数字频率计产品，不过其性能和种类大同小异，很多仍采用的多年的相对滞后和落后的电子产品技术，自身产品的特性也有很大的提升空间。随着国内电子信息半导体技术的发展，包括国家战略层面的重视，任何半导体技术的发展的机会都应得到重视。将数字式频率计更加的智能化和微型化是一个研究方向。
目前在国内计数器市场竞争中，HP公司、Fluke公司、Philips公司和Advantest等都是实力非常强劲的国外厂商。最近这十数年间，以上的国外的厂商都下足了在提高产品的性能、采用最新技术、追求用户需求等方面的功夫。因此，无论是从占领全球和国内市场份额的角度上看，亦或是在发展我国的民族工业这个大的层面上，对此，国内生产频率计数器的这些厂家，都应当有更加清醒的认识。
1.3 本课题研究背景及主要研究意义
本文主要的研究方向，是用单片机进行设计的频率计。频率计数器是一种用于信号频率测量的装置，也可用于测量脉冲的二次波的振幅。通常，一个数字频率计数器的频率是直接以数字的形式显示，容易阅读，也就是说。在对生产过程的监控，频率测量中发挥着重要的作用，它的反馈可以让我们及时地发现日常系统运行中发生的异常情况，以便进行迅速处理。由于频率计测量在频率测量这类电子技术中的重要地位，这就给其精度、速度提出更高的要求。在科技日新月异地向前发展，在全球经济一体化的社会背景下，简单、经济和高效的目标是今天的人们追求的目标，特别是电子技术。
电路设计时，人们都趋向于用尽量少的硬件，把从前需要由硬件实现的功能通过软件来解决。软件和硬件相比，具有容易修改的优点，修改方法也很简单，只需要修改几行代码，而不需要在交换连接的印刷电路板。因此，基于微处理器的电路具有更大的灵活性相对于传统的电路设计。
随着电子信息产业的发展，频率的测量的重要性，不论在实际生活的应用。亦或是高端的科技研究中，都日益突出。对于当前所使用很多频率计，从其内部电路的组成架构上可以看出，由很多硬件模块构成，而且占用空间体积比较大，测量精度相对比较低，功耗也比较高。以上这些不足之处都应得到改善和优化。半导体技术的发展，使得单片机的集成度越来越高，其功耗也越来越低，作为测频电路是非常不错的选择，其优越性正在渐渐被认为是不可比拟的。
数字频率计由于是计算机、通讯设备等等在日常生产科研领域中一定要使用的测量仪器，因而，频率测量的功能对于它就更加重要了。在数字电路的范围内的频率计算属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中,都得到了广泛的应用。本课题采用的是直接测频式的频率计,设计原理简单、电路稳定、测量精度高,使生产周期大大的缩短了。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 频率计数器概述 1
1.2 频率计数器的发展及研究现状 1
1.3 本课题研究背景及主要研究意义 2
1.4 本章小结 2
第二章 系统设计 3
2.1 频率计数器器件选择 3
2.1.1 单片机的选择 3
2.1.2 显示器的选择 3
2.2 MSP430单片机简介 4
2.2.1 主要特性 5
2.2.2 管脚说明 7
2.4 数码管 10
2.5 本章小结 11
第三章 硬件电路设计 12
3.1 硬件方案设计 12
3.2 NE555方波产生信号电路 14
3.3 电源模块 15
3.4 系统电路 16
3.5 本章小结 18
第四章 软件设计 19
4.1 软件整体方案 19
4.2 频率测量 20
4.3 方波捕获 21
4.4 本章小结 22
第五章 总结和展望 23
结束语 24
致谢 25
参考文献 26
附件1：数码管显示代码 27
附件2：定时器输入捕获函数 28
第一章 绪论
1.1 频率计数器概述
电子工程师常常要对频率、时间间隔等测量，或对事件计数。为了测量的更精确，频率计的或类似的产品是必要的。例如，时间间 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
隔分析仪，电子计数器等这些工具不仅可以提供更高的精度，为研究和发展的能力，而且还提高了解析。并且，这也为低成本的维修和便携的性质提供了保障，与此同时为大批量的生产活动提供了高效率。
早期设计的电子计数器被用作对如原子现象等进行计数。频率计在发明计数器前都是测量频率的主要工具，但是，这类协调装置的频率非常的低。频率计数器是一种新型的数字方式解决方案，是对信号参数等频率值进行精准测量的早期的仪器中的一种。
频率计数器的主要衡量指标，是对功能、精度、范围、稳定性等进行测量。这些功能的精准与否，也是其价格高低的决定因素。在电子测试技术日渐发展的今天，频率计数器也的发展也是日新月异。
频率计数器除了能够方便地对射频、微波频段等无线频段信号测量之外，大多数的频率计数器通常有一些其他的功能：比如测量时间间隔、相位、周期、频率比、正/负脉冲宽度、上升/下降时间、占空比以及峰值电压。频率计功能延伸的最高境界就是综合了调制域分析仪的功能。
1.2 频率计数器的发展及研究现状
由于随着当前加工制造业工艺的提高，半导体技术使得当前的各种IC芯片集成度越来越高。同时，对于当前论文研究的内容所包含的数字频率计逐渐趋向于更加智能化，更加的微型低功耗。目前，对于市场上所出现的频率计数器的工作方式大都采用基于脉冲计数器的这样一种工作原理，它的功能有频率、频率比、时间、周期、相位的测量，另外，它还具备自己检查、自己校准、自己诊断、数理统计、计算方均根值、数据存储并有数据通信等别的很多的功能。这种主要功能为多功能数字测量的仪器，通常称它为电子计数器。
从当前显示的一些资料所做的一些市场调研分析来看，目前国内有很多家电子信息技术公司推出了自身主打的数字频率计产品，不过其性能和种类大同小异，很多仍采用的多年的相对滞后和落后的电子产品技术，自身产品的特性也有很大的提升空间。随着国内电子信息半导体技术的发展，包括国家战略层面的重视，任何半导体技术的发展的机会都应得到重视。将数字式频率计更加的智能化和微型化是一个研究方向。
目前在国内计数器市场竞争中，HP公司、Fluke公司、Philips公司和Advantest等都是实力非常强劲的国外厂商。最近这十数年间，以上的国外的厂商都下足了在提高产品的性能、采用最新技术、追求用户需求等方面的功夫。因此，无论是从占领全球和国内市场份额的角度上看，亦或是在发展我国的民族工业这个大的层面上，对此，国内生产频率计数器的这些厂家，都应当有更加清醒的认识。
1.3 本课题研究背景及主要研究意义
本文主要的研究方向，是用单片机进行设计的频率计。频率计数器是一种用于信号频率测量的装置，也可用于测量脉冲的二次波的振幅。通常，一个数字频率计数器的频率是直接以数字的形式显示，容易阅读，也就是说。在对生产过程的监控，频率测量中发挥着重要的作用，它的反馈可以让我们及时地发现日常系统运行中发生的异常情况，以便进行迅速处理。由于频率计测量在频率测量这类电子技术中的重要地位，这就给其精度、速度提出更高的要求。在科技日新月异地向前发展，在全球经济一体化的社会背景下，简单、经济和高效的目标是今天的人们追求的目标，特别是电子技术。
电路设计时，人们都趋向于用尽量少的硬件，把从前需要由硬件实现的功能通过软件来解决。软件和硬件相比，具有容易修改的优点，修改方法也很简单，只需要修改几行代码，而不需要在交换连接的印刷电路板。因此，基于微处理器的电路具有更大的灵活性相对于传统的电路设计。
随着电子信息产业的发展，频率的测量的重要性，不论在实际生活的应用。亦或是高端的科技研究中，都日益突出。对于当前所使用很多频率计，从其内部电路的组成架构上可以看出，由很多硬件模块构成，而且占用空间体积比较大，测量精度相对比较低，功耗也比较高。以上这些不足之处都应得到改善和优化。半导体技术的发展，使得单片机的集成度越来越高，其功耗也越来越低，作为测频电路是非常不错的选择，其优越性正在渐渐被认为是不可比拟的。
数字频率计由于是计算机、通讯设备等等在日常生产科研领域中一定要使用的测量仪器，因而，频率测量的功能对于它就更加重要了。在数字电路的范围内的频率计算属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中,都得到了广泛的应用。本课题采用的是直接测频式的频率计,设计原理简单、电路稳定、测量精度高,使生产周期大大的缩短了。
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