基于C8051F020芯片的多功能计数器设计

　　引言

　　计数器作为一种测量工具.在实验分析、工业丁程制造、测试系统中发挥着巨大的作用。随着电子技术的发展.计数器的软硬件有了飞速发展，其应用领域不断扩展.功能也得到了加强。尤其是各种新型计数器的应用。极大地提高了测量的精度、测量的范围与测量的内容。

　　多功能计数器的设计与制作.涉及到单片机技术、人机界面技术、信息存储技术、语音报数等多方面理论知识和实际制作技术。本文详细分析了多功能计数器的设计方案和电气原理.描述了多功能计数器中各个模块的基本工作原理和相互关系.最后归纳分析了所设计出的多功能计数器的主要功能和性能指标、特点以及使用方法。

　　1 方案比较与确定

　　1.1测量原理比较

　　经分析，有以下2种测量原理方案可供选择：

　　方案一：采用等精度测量法。等精度测频法使该系统具有以下特点：①相对测量误差与被测频率的高低无关;②增大Ypr或fs可以增大N5，减少测量误差，提高测量精度;③测量精度与预置门宽度和标准频率有关，与被测信号的频率无关，预置门和常规测频闸门时间相同而被测信号频率不同的情况下。等精度测量法的测鼍精度不变。实现原理图如下图1-1所示：

　　图1-1等精度测频

　　方案二：边沿触发捕捉通过PCA的边沿捕捉模式对信号上升沿进行计数从而达到间接对周期、频率和时间间隔的测量功能。

　　对频率(周期)的测量：单片机的晶振为22.1184MHz，首先由晶振产生标准频率(周期)，同时由信号发生器发出的信号经预处理模块整形和分频器的分频后由PCA的边沿捕捉模式对其上升沿进行捕捉并计数，从而通过间接测量出在标准频率对应的时间内或标准周期内信号的数目。达到计数的目的。其原理图如图l一2所示。

图1-2 PCA边沿捕捉原理图

　　对时间间隔的测量：由于函数信号发生器产生的信号都是周期信号，而且此法对周期信号的测量精度极高，因此只需用PCA捕捉周期信号的相邻两个上升沿。并记录时间就得到了时间间隔。

　　采用这种方法得到的测量结果的误差小，精度极高，可以达到题目发挥部分要求的精度;同时此法的电路结构简单，外围模块相对较少，实现功能较多，能够测量的频率范围、周期范围较大。

　　综合上述因素，本显示器采用第二种方案，即由PCA边沿捕捉测试。

　　1.2 预处理设备选择

　　方案一 用施密特触发器将原始信号转换成脉冲信号。可以防止比较器凶干扰而产生的抖动.且可以提供一定的正反馈使其传输特性具有回差特性。但当输入信号幅值低于其触发电平时.不能产生我们需要的脉冲信号。