根据单片机完结微波频率丈量体系的规划

来源:江南体育注册平台    发布时间:2023-06-24 09:58:48

  在通讯体系中,频率丈量具有重要方位。近几年来频率丈量技能所掩盖的范畴越来越广泛,丈量精度越来越高,与不同学科的联络也越来越亲近。与频率丈量技能严密相连的范畴有通讯、导航、空间科学、仪器仪表、材料科学、计量技能、电子技能、天文学、物理学和生物化学等。

  频率丈量一般都是由计数器和守时器完结,将两个守时/计数器一个设置为守时器,另一个设置为计数器,守时时刻到后发生中止,在中止服务程序中处理结果,求出频率。这种办法尽管丈量规模较宽,但因为存在软件延时,尽管在高频段能抵达较高的精度,而低频段的丈量精度较低。所以使用单片机测频时,假如挑选欠好的丈量办法,或许会引起很大的差错。丈量频率时假如不是真实依托硬件操控计数或守时,而是由软件查询或中止呼应后再中止计数,尽管理论上能抵达很高的精度,但实践丈量中因为单片机呼应有必定的时刻延迟,难以做到准确丈量。本体系规划以MSP4130单片机为中心,在软件编程中选用C430言语,选用硬件逻辑和软件指令相结合的办法,替代单纯用软件指令操控闸口,使闸口的敞开与计数同步。这种丈量办法确保了丈量差错与被测频率无关,完结了凹凸频段的等精度丈量。

  频率是微波仪器的重要参数。微波频率丈量是检测仪器是否正常运转的有用手法,而进步频率丈量精度是微波频率丈量可靠性的确保。

  本频率计首要是针对微波微扰法单腔测湿体系而规划的,频率丈量规模由微扰测湿体系的混频器输出规模确认。

  整个测湿体系如图1所示,在没有湿蒸汽流过谐振腔时,其谐振频率为9.6 GHz,此频率较高,一般不能直接丈量,而是选用混频的办法。输入压控振荡器(VCO)的电压规模为0 V~10 V,其作业特色是电压每改换1 V,将发生1 MHz的频偏,调整VCO的中心频率为9.6 GHz,则压控振荡器VCO的输出频率规模为9 600 GHz~9 610 GHz。再设置本地振荡器频率为9.6 GHz,经混频后对0 MHz~10MHz的差频信号进行实时丈量。因此,频率计的频率规模为0 MHz~10 MHz。

  等精度频率计的硬件逻辑原理图如图2所示,首要由MSP430单片机、规范晶振、1个D触发器、2个与非门、复位电路、显现电路等组成。其间MSP430单片机是由德州仪器公司推出的16位超低功耗高性能产品,它内部具有丰厚的守时资源,内含看门狗守时器(WDT)和根本守时器,守时器A(Timer_A)和守时器B(Timer_B)结构根本相同,都是16位守时器。本规划选用守时器A和守时器B别离对待测频率FX和规范频率F0计数,在预订的闸口时刻内,假如计数器A的计数值为N1,计数器B的计数值为N0,则待测频率为:

  为了削减差错,应确保闸口的敞开和封闭与待测信号同步。单片机的规范频率为8 MHz,其计数最高可抵达8 MHz,(一个时钟周期可以履行一条指令,传统的MCS51单片机需求12个时钟周期才可履行一条指令),而丈量规模是0 MHz~10 MHz,故计数时需求先对计数器分频,MSP430系列单片机内部守时器Timer_ A和Timer_ B自带分频器,可以对所测频率进行1、2、4、8分频,使规划电路简略,而且能抵达丈量要求。

  为了完结高精度、等精度的双计数频率丈量,计数相关器是要害,所谓计数相关器便是使门信号和待测信号同步。当按下S1、S2、S3三个按键中的任一按键时,与门U1(图2中未给出)输出0信号使D触发器清零,Q端输出0信号使与非门U2和U3封闭。与此一起,软件指令设置TACTL和TBCTL使守时器A和守时器B清零,做好计数预备。单片机的P5.1口和D触发器的D端相连.在计数前P5.1口输出一直为零,这样计数信号不能经过与非门抵达计数器,然后用软件指令向P5.1口写入信号1,当被测信号Fx的第一个上升沿抵达时,与非门U2和U3敞开,规范信号和待测信号一起计数。当计数满时,TBIFG1置位,发生中止,在中止服务程序中对P5.1口写入“0”信号,做好封闭闸口的预备,但这时闸口并没有真实封闭,等候被测信号的上升沿到来,闸口封闭,中止计数。由此可知,在整个计数过程中,从闸口敞开到闸口封闭,实践闸口敞开时刻是被测信号计数周期的整数倍,避免了因为非整数周期形成的差错,完结了闸口敞开和封闭与待测信号的同步。因为计数器Timer_B至少发生一次中止才干封闭闸口,理论上在此期间基准脉冲数为NB=8×65 536(8为计数器Timer_B的分频系数)。图3是等精度完结原理图。

  守时器根本操作的操控包含在守时器操控寄存器TACTL和TBCTL中,因此在使用守时器Timer_A和Timer_B计数之前,有必要根据需求设置TACTL和TBCTL,其间SSEL1和SSEL0挑选守时器输入分频器的时钟源,ID1和IDO挑选输入的分频系数,MC1和MC0位挑选计数形式。TACTL和TBCTL的设置如表1所列。

  N1和N0别离为计数器Timer_A和Timer_B记住的数值,F0为规范晶体的频率,Fx为待测信号的频率,T闸口时刻,则:

  因为计数器A的计数脉冲与闸口同步,因此不存在±1的差错。关于标频计数器B,因为门控启闭的随机性以及T/TC(TC为标频信号的周期)之比为非整数,时刻零头无法计入,故存在±1的差错。对(3)式求导,则

  由(6)式可知,测得的精度与被测信号无关,仅与规范信号和闸口时刻有关,故可完结丈量规模内的等精度丈量。而且闸口时刻越长,规范频率越高,精度也就越高。规范频率可由安稳度好,精度高的高频率晶体振荡器发生,在确保丈量精度不变的前提下,进步规范信号频率,可使闸口宽度缩短,即可进步测验速度。

  (2) 时钟脉冲发生的规范频率F0的安稳度发生的丈量差错。时钟脉冲由晶体振荡器发生。因为现在晶体振荡器首要分为温补晶体振荡器和恒温晶体振荡器两大类,其间,温补晶体振荡器体积小,开机时刻短,安稳度一般在10-7数量级以上。而恒温晶体振荡器的安稳度更高,因此相关于量化差错,规范频率差错可以疏忽。公式(6)便是在疏忽规范频率差错的情况下得到的。因为分频系数为8,则测频精度为1/(8×65 536)=1.907e-6。若要进一步进步频率丈量的精度则可以添加分频系数。

  本体系规划选用Altera公司出产的CPLD器材EPM7128完结其间的逻辑部分。用MAXPLUS+11软件东西开发,选用Verilog言语编程。规划输人完结后,进行全体的编译和逻辑仿真,然后进行转化、布局、延时仿真生成配置文件和下载文件,最终下载至EPM7128器材,完结其硬件功用。仿线所示,其参数为:beice=8 MHz,biaozhun=50 MHz。结果标明各信号的逻辑功用和时序合作都抵达了希望目标。不同被测频率的仿线、结束语

  本频率计的规划将MSP430单片机的计数器Timer_A和Timer_B均设置为计数方法,比以往一个守时/计数器作守时器,另一个守时/计数器作计数器的方法计数精度要高,而且丈量精度与被测信号无关,完结了0 MHz~10 MHz频率规模内的等精度丈量,智能闸口操控方法使丈量便利、灵敏。本频率丈量体系还能完结更高频率丈量规模的等精度丈量,这时要根据不同丈量体系的要求挑选24位、32位计数器。

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  74LS164串转并试验 本试验是用74LS164把输入的串行数转化成并行数输出,74LS164为串行输入并行输出移位寄存器,其引脚图及功用如下: A、B:串行输入端; QA~QH:并行输出端; CLR:清零端,低电平有用; CLK:时钟脉冲输入端,上升沿有用。 试验选用单片机串行作业方法0和P1端口两种方法串行输出数据。串行口作业方法0时,数据为8位,从RXD端输出,TXD端输出移位信号,其波特率固定为Fosc/12。在CPU将数据写入SBUF寄存器后,当即发动发送。待8位数据输完后,硬件将状况寄存器的TI方位1,TI有必要由软件清零。 串行口作业方法0数据/时钟是主动移位输出,用P1端口输出数据时,要编程位移数据,每输出一个

  的串并转化(串转并\串进并出) /

  装置好keil 5 mdk 之后,从keil官网下载 c51v960.exe, 具体操作过程 1.进入官网 2 3.点击C51之后,会让填写一个个人信息,没啥妨碍,正常填写就好了,填写好之后就会呈现下面的界面,点击下载就好了 4. 下载之后,运转,装置途径挑选本来 keil5 MDK的装置途径 装置结束之后就功德圆满了

  操作过程 /

  01 单片机内部结构剖析 咱们来考虑一个问题,当咱们在编程器中把一条指令写进单片机内部,然后取下单片机,单片机就可以履行这条指令,那么这条指令必定保存在单片机的某个当地,而且这个当地在单片机掉电后仍然可以坚持这条指令不会丢掉,这是个什么当地呢?这个地便利是单片机内部的只读存储器即 ROM(READ ONLY MEMORY)。为什么称它为只读存储器呢?方才咱们不是分明把两个数字写进去了吗?本来在 89C51 中的 ROM 是一种电可擦除的 ROM,称为 FLASH ROM,方才咱们是用的编程器,在特别的条件下由外部设备对 ROM 进行写的操作,在单片机正常作业条件下,只能从那面读,不能把数据写进去,所以咱们仍是把它称为 ROM。

  1 引 言 倒计时体系的使命, 便是对某一设定日期进行倒数, 并在显现屏显现当时至设定日期的时刻, 以增强人们的重视度和紧迫感。开发实践标明: 以时钟芯片DS12C887为时钟模块、单片机AT89C51为操控模块的高精度倒计时体系具有精度高、可以长时刻接连安稳地作业、使用便利的特色, 可较好满意实践需求。体系的硬件规划和软件规划如下。 2 体系的硬件规划 体系的操控模块由AT89C51单片机构成, 用于完结对串行口操控器的初始化和数据读写, 并对接纳的各种数据进行辨认、转储及显现。时钟芯片DS12C887供给高精度的年、月、日、时、分、秒时刻,校准后直接与单片机相连。倒计时显现模块由LED数码管, 74HC595芯片和74L

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