基于SPCE061A的多功能计数器设计

作者：时间：2011-04-14来源：网络收藏

0 引言
本设计为参加院电子制作比赛而做。其设计的基本要求是：制作一个简易多功能计数器，能够接收函数信号发生器产生的信号，实现周期测量、频率测量和时间间隔测量的功能。具体有以下3项要求。
(1)可以用键盘选择周期测量、频率测量和时间间隔测量；
(2)周期、时间间隔测量为0．1 ms～1 s，误差≤1％；
(3)频率测量为1 Hz～200 kHz，误差≤1％。

1 方案设计与论证
1．1 频率测量模块实现方法
方案一：直接测频法
直接测频法是把被测频率信号经脉冲形成电路后加到闸门的一个输入端，只有在闸门开通时间t(以秒计)内，被计数的脉冲送到十进制计数器进行计数。设计数器的值为N，由频率定义式可以计算得到被测信号频率为f=N／t。经分析，本测量在低频段的相对测量误差较大。增大t可以提高测量精度，但在低频段测量精度难以得到满意的结果。
方案二：高精度测频法
图1预置门控信号、基准信号Fs、待测信号将待测信号和基准信号分别看做被抽样信号及抽样脉冲，根据数字信号处理的理论，若对待测信号的观察时间tw加大可减少待测信号频域分析时高频分量的损失，可以更完整的重构信号。当提高基准信号的频率，即加大信号的观察时间，能够大大降低误差，对高频段信号比较适用。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/187554.htm

以上2种方案中，方案一立足于频率基本定义，方案二可以用单片机软硬结合方便地完成浮点数的数学运算，实现高精度测量。故本设计选用方案一。
1．2 周期测量
由于周期为频率倒数，故测周期与测频率类似。
1．3 时间间隔测量
可利用单片机定时计算2次脉冲时间差。

2 系统硬件电路设计
2．1 电路方框图及说明
本设计采用模块化设计，电路构成如图2所示。主要包括：信号处理电路完成对被测信号的处理整形，控制电路完成对频率、周期、时间间隔测量的控制，整个系统采用凌阳单片机实现对被测信号和温度测量的控制，显示部分采用液晶显示，还具有发声功能。