第5章 系统的仿真和调试
第5章 系统的仿真和调试
5.1 硬件电路的仿真
为了保证系统能正常工作，我们需要对电路中关键的电路部分进行仿真，下面我们对波形整形电路和分频电路进行了仿真。
Proteus 是一款非常不错的单片机模拟软件。虽然电子模拟软件不少，但是 能很好的模拟单片机的只有proteus软件。该软件能模拟 51 单片机，avr单片机，pic 单片机，以及部分arm 芯片。支持的外围器件也很多包括A/d,LCD,LED 数码管，温度，时钟等芯片。本次设计所有的电路都采用proteus对电路进行仿真。下面我们对波形整形电路和分频电路进行仿真。
具体的操作步骤如下：
1、设计仿真原理图。在这部分可以从电路电路原理图中把该部分复制到新的项目中，然后在添加好电源和地。给电路加上仿真激励源。
2、设置仿真环境和仿真参数。在仿真电路图中为个元件的数值添加参数，添加需要观察的节点处的网络标号，把瞬态特信仿真方式如图5-1所示。
图5-1 选择瞬态特性分析类
3、设置瞬态分析的参数，如图5-2所示。
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图5-2 瞬态特性分析参数设置
4、经过上述步骤后，设置好参数后，就可以单击OK键进行仿真。系统将进行瞬态特性分析。
我们依照上述步骤，可以分别得出整形电路和分频电路的仿真波形图。图5-3是整形电路的仿真电路图，图5-4是其仿真得到的波形图，图5-5是分频电路的仿真电路图，图5-6是其仿真得到的波形图。
图5-3 整形电路仿真电路图
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图5-4 整形电路仿真波形图
图5-5 分频电路图
图5-6 分频电路仿真波形图
经过对上述电路的仿真，我们可以看出，电路所要完成的功能都能实现，最
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后把编译好得到的hex程序文件载入到单片机里，就可以对整体电路进行仿真了。 图5-7是对电路进行仿真的电路图。其中第一路信号是待测信号，第二路信号是经过整形电路后的信号，第三路信号是经过十分频后的信号。
图5-7 电路仿真图
5.2 误差分析
经过分析，本次设计的频率计的误差来源主要有两部分，分频所带来的误差和单片机定时计数带来的误差。
分频误差：由于采用74LS90来作为分频电路，74LS90通过计数，将会把一部分信号脉冲给省略掉，所以因为分频必然会带来误差和精度降低。因此，在编写程序的，过程中，我尽可能的选择用分频少和没分频的信号来计数，实现频率的测量。
定时计数误差：因为定时和计数都是由单片机本身来完成的，在计数的时候会产生误差。这个误差的大小是用单片机的内部时钟决定的，采用高频率的晶振来为单片机提供内部时钟，则能减少此误差。本次设计我们用的是12MHz的晶振，而测频的范围是1Hz~1MHz。所以定时计数的误差在本系统基本可以忽略不计。
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结束语
结束语
1.结论
基于单片机的频率计的设计涉及到计算机的硬软件知识，通过对系统的设计和调试，本次设计主要完成了以下工作：
1、提出基于单片机的数字频率计设计的基本方案；
2、完成了整形电路、同步电路、分频电路、主控门电路等相应的硬件电路设计及仿真；
3、编译了数字式频率计的控制程序、数码转化程序、数据显示程序等系统软件程序；
4、对硬件电路进行了仿真，进行了误差分析。 2.系统的改善
当然，本次设计中也还存在很多问题。因为被公司要求去实习两个月和后来在学校遇到地震等原因，时间显得相当紧迫，所以很多应该完成的工作并没有完成。使得系统的性能不能通过硬件电路来实际的显示出来。而且，还有很多好的想法无法实现，所以系统还有很大的改进空间。
本次设计由于作者知识的有限，所以设计的系统并不是最理想的。例如可以采用脉冲数定时测频法和脉冲周期测频法相结合，在高频的时候采用脉冲数定时测频法，在低频率的时候采用周期测频法。此法可保证测频过程中精度一直很高，但实现的电路和程序都将很复杂。还可以用外部计数器和单片机定时计数器共同计数来代替用单片机的定时计数器来进行定时，这样测量的精度可以进一步提高，但相对的端口分配和控制会相对复杂一些。 3.感想和收获
本次设计的过程和结果都给了我很多感触。初次拿到毕业设计的题目时，真的是对数字频率计一无所知。在初次见到朱红老师的时候，只是对频率有一定的理解，至于怎么设计，几乎没有什么想法。在朱红老师的指导和讲解下，对频率计的介绍有了一定的了解。后来通过不断的学习和查阅资料，终于清楚的知道了
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