基于测频原理的频率计
《等精度频率计》课件
分析等精度频率计测量误差的主要来源，如信号源的频率稳定度、 计数器的计数误差等。
误差传递
研究误差在测量过程中的传递规律，为减小误差提供依据。
误差补偿
根据误差ห้องสมุดไป่ตู้析结果，采取相应的补偿措施，减小等精度频率计的测量 误差。
04
等精度频率计的性能测 试与评估
测试环境与设备
测试环境
实验室环境，确保电源稳定、温度适 宜、湿度适中。
应用领域拓展
通信领域
等精度频率计在通信领域的应用越来越广泛，如信号发生器、频 谱分析仪等。
测量测试
等精度频率计在测量测试领域的应用也越来越广泛，如时间频率测 量、电子元件测试等。
物联网领域
等精度频率计在物联网领域的应用也越来越广泛，如智能家居、智 能农业等。
未来发展方向
更高精度
随着科技的发展，对频率计的测量精度要求越来越高，未来等精 度频率计将向更高精度方向发展。
02
它采用等精度测量技术，消除了传统频率计由于时基不稳定而
引起的测量误差。
等精度频率计具有广泛的应用，如电子测量、通信、雷达、导
03
航等领域。
等精度频率计的原理
等精度频率计基于等精度测频 原理，采用高稳定的晶体振荡 器作为时基，对输入信号进行
计数和测量。
它通过计数输入信号在一定 时间内的周期数，再根据时 基的频率计算出输入信号的
宽测量范围
等精度频率计能够测量低频信 号和高频信号，测量范围较广 。
可扩展性
等精度频率计可以与其他测量 仪器进行集成，实现更复杂的 测量功能。
02
等精度频率计的应用
测量信号频率
测量信号频率是等精度频率计的基本 应用，它可以准确测量各种信号源的 频率，包括正弦波、方波、脉冲波等 。
数字频率计的原理
1.数字频率计的原理
所谓频率，就是周期性信号在单位时间 (1s) 内变化的次数．若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为 fx=N/T 。
因此，可以将信号放大整形后由计数器累计单位时间内的信号个数，然后经译码、显示输出测量结果，这是所谓的测频法。
可见数字频率计主要由放大整形电路、闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成，
图1 总体结构图
从原理图可知，被测信号Vx经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号Ⅰ，其频率与被测信号的频率fx相同。
时基电路提供标准时间基准信号Ⅱ，具有固定宽度T的方波时基信号II作为闸门的一个输入端，控制闸门的开放时间，被测信号I从闸门另一端输入，被测信号频率为fx,闸门宽度T，若在闸门时间内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=N/THz。
可见，闸门时间T决定量程,通过闸门时基选择开关选择,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.在整个电路中,时基电路是关键,闸门信号脉冲宽度是否精确直接决定了测量结果是否精确.逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲Ⅳ，使显示器上的数字稳定；二是产生清“0”脉冲Ⅴ，使计数器每次测量从零开始计数。
单片机频率计原理
单片机频率计原理单片机频率计是一种利用单片机进行频率测量的设备。
其原理是通过测量输入信号的周期或频率来计算频率值。
单片机频率计的原理可以简单分为两个主要步骤：信号捕获和频率计算。
首先，信号捕获阶段，单片机需要从外部接收输入信号。
通常情况下，输入信号会经过一个条件放大器，然后进入单片机的输入引脚。
为了确保精确度，输入信号通常需要经过一个低通滤波器，以去除高频噪声。
一旦输入信号进入单片机，接下来就是频率计算阶段。
单片机通过计算输入信号的周期或频率，得出频率值。
常见的计算方法有两种：使用计数器和使用定时器。
使用计数器的方法是通过使用单片机的计数器来测量输入信号的周期或频率。
计数器接收到输入信号后开始计数，直到计数值达到某个预设值或经过一个特定时间长度。
然后，计数器的值将被读取并转换为频率值。
由于计数器的位数有限，所以测量范围也是有限的。
使用定时器的方法是利用单片机的定时器来测量输入信号的周期或频率。
定时器会根据输入信号的上升沿或下降沿来开始和停止计时。
通过测量定时器的值，可以计算出输入信号的周期或频率。
相比于计数器方法，定时器方法相对更精确，也更适合测量高频信号。
无论是计数器方法还是定时器方法，最终都需要将计数器或定时器的值进行一系列的转换以得到最终的频率值。
转换方式可以通过公式计算，也可以通过查表的方式来获得。
在转换过程中，需要考虑到单片机的时钟频率和计数器或定时器的分辨率等因素，以确保测量结果的准确性。
此外，为了提高测量的稳定性和准确性，单片机频率计通常还会采用一些增强技术。
例如，可以使用外部参考时钟来优化计时精度。
还可以进行信号预处理，如去除噪声和滤波等，以提高测量信号的质量。
总结起来，单片机频率计通过测量输入信号的周期或频率来计算频率值。
其中，信号捕获阶段主要是对输入信号进行处理，而频率计算阶段则是通过计数器或定时器来测量信号的周期或频率，并将其转换为最终的频率值。
通过合理的设计和优化，单片机频率计可以实现准确、稳定和高精度的频率测量功能。
频率计的基本原理及应用
频率计的基本原理及应用频率计是一种可以测量并显示信号频率的仪器，广泛应用于各种行业中。
它的基本原理是通过对信号进行计数和计时并在计算机内进行处理，从而得出信号的频率。
频率计的工作原理频率计的工作原理分为两个方面：一个是信号的计数，另一个是对计时的处理。
在信号计数部分，频率计将输入信号转换为方波，然后将方波输入到一个计数器中，计数器对方波的每一周期进行计数，从而得到信号的频率。
在计时的处理部分，频率计将每个周期的时间戳存储在寄存器中，并按照一定的算法对时间戳进行处理，从而得出信号的频率。
频率计的精度和稳定性与计时部分的精度和稳定性有关。
一般情况下，计时部分采用定时器或计数器，计时精度达到微秒级别。
频率计的基本应用频率计广泛用于各种行业中，在电子、通信、机械、化工等领域都有重要的应用。
下面分别介绍一些主要的应用。
在电子领域中的应用频率计在电子领域中主要应用于信号测试、信号分析和频率合成中。
例如，测试电子设备的工作频率、分析信号的频谱分布、合成一定频率的信号等。
在通信领域中的应用频率计在通信领域中主要应用于信号收发和频率的稳定性测试。
例如，测试无线电设备的工作频率、测量电话信号的频率、测试卫星信号的频率等。
在机械领域中的应用频率计在机械领域中主要用于转速的测量和控制。
例如，测试轴承的转速、测试风扇的转速、测试电机的转速等。
在化工领域中的应用频率计在化工领域中主要用于流量的测量和控制。
例如，测试流量计的频率输出、控制泵的流量、测试管道内网站的流量等。
频率计的优缺点频率计的优点很明显，首先，它的精度高、稳定性好，可以满足各种场合的测量需求；其次，频率计采用数字技术，易于自动化和集成，提高了工作的效率和可靠性。
然而，频率计的缺点也十分明显，它的测量范围和最大测量频率有限，一般在数百兆赫兹以内，无法测量高频和微弱信号；此外，频率计受到环境温度和电源噪声等因素的影响，影响其稳定性和准确性。
结语总体来说，频率计是一种非常重要的测量仪器，在各种行业中都有重要的应用。
等精度数字频率计
等精度数字频率计测量方式：一、测频原理所谓“频率”，确实是周期性信号在单位时刻转变的次数。
电子计数器是严格依照f ＝N/T的概念进行测频，其对应的测频原理方框图和工作时刻波形如图1 所示。
从图中能够看出测量进程：输入待测信号通过脉冲形成电路形成计数的窄脉冲，时基信号发生器产生计数闸门信号，待测信号通过闸门进入计数器计数，即可取得其频率。
假设闸门开启时刻为T、待测信号频率为fx，在闸门时刻Ｔ内计数器计数值为N，那么待测频率为：fx = N/T假设假设闸门时刻为1s，计数器的值为1000，那么待测信号频率应为1000Hz 或1.000kHz，现在，测频分辨力为1Hz。
图1 测频原理框图和时刻波形二、方案设计2.1整体方案设计等频率计测频范围1Hz~100MHz，测频全域相对误差恒为百万分之一，故由此系统设计提供100MHz作为标准信号输入，被测信号从tclk端输入，由闸门操纵模块进行自动调剂测试频率的大小所需要的闸门时刻，如此能够精准的测试到被测的频率，可不能因闸门开启的时刻快慢与被测频率信号转变快慢而阻碍被测频率信号致使误差过大，被测信号输入闸门操纵模块后，在闸门操纵模块开始工作时使encnt端口输出有效电平，encnt有效电平作用下使能标准计数模块（cnt模块）和被测计数模块（cnt模块），计数模块开始计数，直到encnt 从头回到无效电平，计数模块就将所计的数据送到下一级寄放模块，在总操纵模块的作用下，将数据进行load（锁存），然后寄放器里的数据会自动将数据送到下一模块进行数据处置，最后送到数码管或液晶显示屏（1602）进行被测信号的数据显示。
PIN_84VCCreset INPUTPIN_31VCCtclk INPUTcnt_time 100Signed IntegerParameter Value Typeclken_1kHztclkclrloadencntcnt_eninst4cnt_w idth32Signed IntegerParameter Value Typeclkclrencntout[cnt_width-1..0]cntinst1cnt_w idth32Signed IntegerParameter Value Typeclkclrencntout[cnt_width-1..0]cntinst2cnt_w idth32Signed IntegerParameter Value Typeclken_1kHzclrlock_endata[cnt_width-1..0]regout[cnt_width-1..0]bcnt_reginst3cnt_w idth32Signed IntegerParameter Value Typeclken_1kHzclrlock_endata[cnt_width-1..0]regout[cnt_width-1..0]tcnt_reginst5clken_1kHzresetenencntclr_cntlockclr_regload_encntcontrolinst6clken_1kHzresetclearreset_cntinst16被测频率信号输入闸门信号控制器100M标准频率信号计数器被测频率信号计数器100M标准频率数据寄存被测信号频率数据寄存复位模块闸门、计数、寄存的总控制模块clk_100MHztclk1loadclk_100MHzen_1kHzclk_100MHzen_1kHzen_1kHzclk_100MHzloaden_1kHzclk_100MHzclk_100MHzen_1kHzset_f ashion[4]tclk1reset1cnt_numb[31..0]cnt_numt[31..0]两路数据送到下一级进行数据处理2.2理论分析采纳等精度测量法，其测量原理时序如图1所示从图1中能够取得闸门时刻不是固定的值，而是被测信号的整周期的倍数，即与被测信号同步，因此，不存在对被测信号计数的±1 误差，可取得：变形后可得：对上式进行微分，可得：由于 dn=± 1 ,因此可推出：从式（5）能够看出：测量误差与被测信号频率无关，从而实现了被测频带的等精度测量；增大T或提高fs能够提高测量精度；标准频率误差为dfs/fs,因为晶体的稳固度很高，再加上FPGA核心芯片里集成有PLL锁相环可对频率进一步的稳固，标准频率的误差能够进行校准，校准后的标准误差即能够忽略。
数字频率计用测频法测量的方法
数字频率计用测频法测量的方法
数字频率计是一种常见的测量设备，通常用于测量信号的频率。
测频法是一种常用的测量频率的方法，它可以通过测量信号的周期来确定信号的频率。
数字频率计通常使用测频法来测量信号的频率。
具体来说，数字频率计可以通过以下步骤来测量信号的频率:
1. 将信号输入到数字频率计中，数字频率计会对其进行处理，并显示信号的频率。
2. 测量信号的周期，数字频率计可以通过测量信号的持续时间来确定信号的周期。
3. 根据信号的周期，可以计算出信号的频率。
数字频率计使用测频法来测量信号的频率，具有准确、快速、方便等特点，适用于许多不同的应用场景。
拓展:
测频法是一种测量频率的方法，它可以通过测量信号的周期来确定信号的频率。
具体来说，测频法可以通过以下步骤来测量信号的频率:
1. 将信号输入到测频法仪器中，仪器会对其进行处理，并显示信号的频率。
2. 测量信号的周期，测频法仪器可以通过测量信号的持续时间来确定信号的周期。
3. 根据信号的周期，可以计算出信号的频率。
测频法仪器通常用于测量信号的频率，特别是在电子学、通信学等领域。
基于51单片机的方波频率计
基于51单片机的简易方波频率计1.测频原理：在单位时间内对被测信号进行计数。
2.可扩展性：（1）放大整形模块：放大电路是对待测信号的放大，降低对待测信号幅度的要求。
整形电路是对一些不是方波的待测信号转化成方波信号，便于测量。
添加了放大整形模块后可测更多波形对象。
（2）分频模块：考虑单片机外部计数，使用12 MHz时钟时，最大计数速率为500 kHz（理论值，实测为490kHz左右），因此需要外部分频。
分频电路用于扩展单片机频率测量范围，并实现单片机频率测量使用统一信号，可使单片机测频更易于实现，而且也降低了系统的测频误差。
（3）电源模块：为整个系统提供合适又稳定的电源，主要为单片机、信号调理电路以及分频电路提供电源，电压要求稳定、噪声小及性价高的电源。
（4）其他：显示部分程序可自行设计，达到通过按键开关功能，按键自行选档（显示单位）功能等。
3.软件系统：（1）编写环境：keil （u4）（2）烧写程序：STC-ISP （v6.85H）-- STC89C52RC/LE52RC（型号选择）（3）软件代码：---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit wr=P3^6; //数码管段选sbit lcdrs=P2^5; //数据/命令选择端sbit lcdrw=P2^6; //读写选择端sbit lcden=P2^7; //使能信号Euchar code table[]="KHz";uchar a[5];uint n=0;uint t=0;unsigned long f;void delay(uint z) //延时函数{uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}void write_com(uchar com) //1602液晶操作写指令函数{lcdrs=0;lcdrw=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;}void write_data(uchar date) //1602液晶操作写数据函数{lcdrs=1;lcdrw=0;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;}void init() //液晶显示初始化函数{wr=0; //关数码管段选lcden=0;write_com(0x38); //选择16×2屏幕显示write_com(0x0c); //开显示总开关光标不显示write_com(0x06); //光标右移屏幕所有文字不整体右移 write_com(0x01); //清屏write_com(0x80+0x01); //指针选择01位置}void display() //显示函数{uint i;init(); //调用初始化函数a[4]=f/10%10; //获取需要显示的各位数字a[3]=f/100%10;a[2]=f/1000%10;a[1]=f/10000%10;a[0]=f/100000;for(i=0;i<5;i++){write_data(a[i]+'0'); //写入各位数字if(i==2)write_data('.'); //写入小数点'.'}for(i=0;i<3;i++)write_data(table[i]); //逐位写入显示单位KHz}void main() //主函数{TMOD=0x51; //设置工作方式为T0计时，T1计数 TR0=0;TR1=0;TH0=(65536-50000)/256; //T0计时为溢出一次50msTL0=(65536-50000)%256;TH1=0; //T1从零开始计数TL1=0;EA=1; //开总中断ET0=1; //开T0中断ET1=1; //开T1中断TR0=1; //启动T0、T1TR1=1;write_com(0x01); //清屏while(1);}void T_0() interrupt 1 //T0计时中断服务程序{TH0=(65536-50000)/256; //计时初值重装TL0=(65536-50000)%256;t++; //计出50ms次数增长if(t==20) //计时50×20=1000(ms)=1(s){TR1=0; //关闭T0、T1TR0=0;f=n*65536+TH1*256+TL1; //算计此时频率fdisplay(); //调用显示函数t=0; //50ms次数置0n=0; //方波发生负跳变次数置0TH0=(65536-50000)/256; //T0、T1初值重装TL0=(65536-50000)%256;TH1=0;TL1=0;TR0=1; //再次启动T0、T1 以达实时更新效果TR1=1;}}void T_1() interrupt 3 //T1计数中断服务程序{TH1=0;TL1=0;n++; //计数溢出次数增长}---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4.系统实测：（1）实测环境：a.芯片：AT89C52b.方波信号输入：函数发生器选择CH1（信道1）Square（方波），CH1接口分别连接51开发板地端（GND）、AT89C51之14脚（T0外部输入端）。
基于CPLD直接测频法的数字频率计设计
图（ ３． 图 ） 此测 量模 块 的测量 位数 为 ６ ， 位 若想 改变频 率计 的测量位 数 ， 可适 当 的改变 计数 器 的个数 ， 则 并且 相 应模 块更 改相应 的参 数 ， 如此就 可 以增 加或 者减 少频率计 的测量 范 围． 其顶层 电路仿 真 图见 图 ４ ．
器、 测频 控 制 信 号 发 生器 、 带有 时钟 使 能 端 的 计数 器 、 锁存 器 Ｄ Ｇ、 码 器 ＥＮ ＯＤＥ 串联 动 态 扫描 模 块 ＲＥ 译 Ｃ 、
Ｄ ＭＩ 以及 ６个 Ｌ Ｄ 显示 管组 成． ４ ＴＳ ＡＯ Ｅ 用 ＯＭＨｚ 的有 源 晶振作 为 Ｆ ＧＡ 的测 试标 准 频率 ， Ｐ 经分 频 电 路最
过 计 算 在 一 定 时 间 内通 过 的 周 期 数 ． 就 要 求 该模 块 的 能 产 生 一 个 周 期 为 １ｓ的 技 术 使 能 信 号 Ｅ 这 ＮＡ，
并 且 还 要 同 步 对 每 一 个 计 数 器 的 使 能 端 进 行 控 制 ． 数 器 在 使 能 端 为 高 电平 时 开 始 计 数 ， 低 电 平 时 计 在 停 止 计 数 ， 且 还要 保 持 计 数值 ． 此 期 间 ， 存 器 的 使 能 端 接 收 到 一 个 锁 存 的 上 升 信 号 ， 且 将 计 数 并 在 锁 并 值 送 到 锁存 器 中 ， 过 译 码 电路 译 码 再 经 显示 模 块 最 终 在 七 段 数 码 管 上 显 示 计 数 结 果 ． 过 锁 存 器来 通 通
终得 到 １Ｈｚ 频率 ． 信 号作 为 测频 控制 信 号发 生器 的输 入信 号 ， 到 １ｓ的 闸 门信号 用 来 控制 计 数 器计 １Ｈｚ 得
等精度法测频率计的原理
等精度法测频率计的原理引言：等精度法测频率计是一种常用的频率测量方法，它利用稳定的参考信号与待测信号进行比较，从而精确地测量待测信号的频率。
本文将介绍等精度法测频率计的原理及其工作流程。
一、原理概述：等精度法测频率计的原理基于频率比较技术，通过将待测信号与参考信号进行相位比较，从而得到待测信号的频率信息。
其核心思想是将待测信号与参考信号进行周期性的比较，通过计算比较结果的平均值来消除测量误差，从而提高测量精度。
二、工作流程：等精度法测频率计的工作流程主要包括以下几个步骤：1. 产生参考信号：首先需要产生一个稳定的参考信号，通常使用高稳定度的晶振或标准频率源作为参考信号源。
2. 将待测信号与参考信号进行比较：待测信号与参考信号经过相位比较，得到相位差信息。
3. 相位差计算：通过测量待测信号与参考信号的相位差，可以计算出待测信号的周期。
4. 周期计算：根据相位差计算出的周期信息，可以得到待测信号的频率。
5. 精度提高：为了提高测量精度，需要进行多次测量并取平均值，以消除测量误差。
三、关键技术说明：等精度法测频率计的实现需要借助一些关键技术，包括：1. 相位锁定技术：通过将待测信号与参考信号进行相位锁定，可以确保两者相位一致，从而实现准确的相位比较。
2. 周期计数器：周期计数器用于测量待测信号与参考信号的相位差，通过计数器的计数结果可以得到待测信号的周期信息。
3. 数字信号处理：为了提高测量精度，可以利用数字信号处理技术对测量结果进行滤波、平均等处理，以消除噪声和提高信号质量。
四、优缺点分析：等精度法测频率计具有以下优点：1. 高精度：通过多次测量并取平均值的方法，可以消除测量误差，提高测量精度。
2. 稳定性好：利用稳定的参考信号进行比较，可以保证测量结果的稳定性。
3. 适用范围广：等精度法测频率计适用于各种频率范围的信号测量，包括低频、中频和高频等。
然而，等精度法测频率计也存在一些缺点：1. 对参考信号要求高：由于等精度法测频率计依赖于参考信号的稳定性，因此对参考信号的要求比较高。
什么是数字频率计它在测量仪器中的应用有哪些
什么是数字频率计它在测量仪器中的应用有哪些数字频率计是一种用于测量信号频率的仪器，它可以精确地测量各种周期性信号的频率，并且在不同领域有广泛的应用。
本文将介绍数字频率计的原理和测量方法，并探讨它在不同测量仪器中的应用。
一、数字频率计的原理数字频率计是基于现代计算机和数字信号处理技术的一种测量仪器。
它通过对输入信号进行数字化处理，获得信号的周期或脉冲宽度，并由此计算出信号的频率。
数字频率计的工作原理可以简化为以下几个步骤：首先，将输入信号通过模数转换器（ADC）转换成数字信号；然后，通过计数器对数字信号进行计数，以获得信号的周期或脉冲宽度；最后，根据信号的周期或脉冲宽度计算出信号的频率，并显示在数字频率计的显示屏上。
二、数字频率计的测量方法数字频率计可以使用不同的测量方法获得准确的频率值，其中常见的方法包括时间测量法、周期测量法和脉冲宽度测量法。
1. 时间测量法时间测量法是最常用的数字频率计测量方法之一。
它通过测量信号周期内的时间来计算频率。
该方法适用于周期性信号，如正弦波、方波等。
时间测量法的基本原理是：首先，将输入信号信号与参考时间间隔进行比较，以判断信号周期的整数倍；然后，使用高精度时钟计数器测量信号周期内的时间，最后根据测得的时间计算出信号的频率。
2. 周期测量法周期测量法适用于脉冲信号或周期性信号。
它通过测量脉冲宽度或信号的占空比来计算频率。
周期测量法的基本原理是：首先，测量脉冲信号或周期性信号的周期或脉冲宽度；然后，根据测得的周期或脉冲宽度计算信号的频率。
3. 脉冲宽度测量法脉冲宽度测量法适用于脉冲信号。
它通过测量脉冲信号的宽度来计算频率。
脉冲宽度测量的基本原理是：首先，检测脉冲信号的上升沿和下降沿；然后，测量脉冲信号上升沿和下降沿之间的时间差，即脉冲信号的宽度；最后，根据脉冲信号的宽度计算信号的频率。
三、数字频率计在测量仪器中的应用数字频率计在各个领域的测量仪器中有广泛的应用，下面将介绍几个主要的应用领域。
基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计设计
基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计设计摘要基于传统测频原理的频率计的测量精度将随着被测信号频率的下降而降低，在实用中有很大的局限性，而等精度频率计不但有较高的测量精度，而且在整个测频区域内保持恒定的测试精度。
运用等精度测量原理，结合单片机技术设计了一种数字频率计，由于采用了屏蔽驱动电路及数字均值滤波等技术措施，因而能在较宽定的频率范围和幅度范围内对频率，周期，脉宽，占空比等参数进行测量，并可通过调整闸门时间预置测量精度。
选取的这种综合测量法作为数字频率计的测量算法，提出了基于FPGA 的数字频率计的设计方案。
给出了该设计方案的实际测量效果，证明该设计方案切实可行，能达到较高的频率测量精度。
关键词等精度测量，单片机，频率计，闸门时间，FPGAABSTRACTAlong with is measured based on the traditional frequency measurement principle frequency meter measuring accuracy the signalling frequency the drop but to reduce, in is practical has the very big limitation, but and so on the precision frequency meter not only has teaches the high measuring accuracy, moreover maintains the constant test precision in the entire frequency measurement region. Using and so on the precision survey principle, unified the monolithic integrated circuit technical design one kind of numeral frequency meter, because has used the shield actuation electric circuit and technical measure and so on digital average value filter, thus could in compared in the frequency range and the scope scope which the width decided to the frequency, the cycle, the pulse width, occupied parameter and so on spatial ratio carries on the survey, and might through the adjustment strobe time initialization measuring accuracy. Selection this kind of synthesis measured the mensuration took the digital frequency meter the survey algorithm, proposed based on the FPGA digital frequency meter design proposal. Has produced this design proposal actual survey effect, proved this design proposal is practical and feasible, can achieve the high frequency measurement precisionKeywords Precision survey, microcontroller, frequency meter, strobe time，field programmable gate array1 绪论测量频率是电子测量技术中最常见的测量之一。
微波频率计的原理如何
微波频率计的原理如何微波频率计是一种用于测量微波信号频率的电子设备。
它在通信、雷达、卫星导航和微波烹饪等领域都有广泛的应用。
本文将介绍微波频率计的原理以及常见的工作方式和构造。
原理微波频率计的原理基于谐振共振现象。
当微波信号通过谐振腔时，它会在腔内产生共振现象，同时腔内会有电磁波的强烈干涉。
这种干涉会影响电磁波传播速度，从而改变微波信号的频率。
因此，可以测量微波信号通过谐振腔时的频率变化，从而得到微波信号的频率。
通常微波频率计可以采用以下几种工作方式：1. 微波谐振计微波谐振计是一种通过测量谐振腔固有频率变化来测量微波信号频率的设备。
它的构造包括了一个腔体，一个馈源和一个检波器。
通常，当馈源向腔体输入微波信号时，腔体内的电场、磁场能量将在谐振模式下来回振荡。
谐振模式的频率取决于谐振腔的大小和几何形状。
当微波信号的频率与谐振腔的固有频率相同时，从检波器输出的电压最大。
当微波信号的频率改变时，从检波器输出的电压随之改变。
因此，通过测量检波器输出的电压，可以计算出微波信号的频率。
2. 微波计数器微波计数器是一种可以对微波信号进行精确测量的设备。
它的构造包括了一个计数器、一个可编程时钟和一个微波信号输入通道。
微波信号首先被计数器采样和数字化，然后通过该数字化的信号来“控制”可编程时钟，对输入信号进行频率计数。
计数器在预设时间内记录微波信号在周期内的脉冲数。
然后，根据计算得到的脉冲计数和预设时间，就可以计算出微波信号的频率。
3. 微波扫频计微波扫频计是一种通过扫描频率范围来确定微波信号频率的设备。
它的构造包括了一个谐振腔、一个信号发生器、一个微波检波器和一个频谱分析仪。
谐振腔的固有频率和输入的微波信号之间的相互作用会产生信号的频移。
信号发生器产生一个微波信号，并且逐渐扫描频率。
当信号发生器的信号频率扫描到谐振腔的固有频率时，会有最大的电压输出。
此时，微波信号的频率就确定了。
结论微波频率计是一种极为实用的测量微波信号频率的设备。
频率计的工作原理
频率计的工作原理
频率计是一种用于测量信号频率的仪器。
它的工作原理基于信号周期的测量。
当信号源输入到频率计中时，经过放大、滤波等处理，信号会被转换成一个方波信号。
频率计通过计时器来测量方波信号的周期，并根据周期的倒数来计算信号的频率。
具体来说，频率计的计时器会根据方波信号的上升沿和下降沿的变化来计算方波信号的周期。
计时器在每个周期开始时开始计时，在周期结束时停止计时。
通过测量多个周期的时间，计时器可以计算出平均周期，然后根据平均周期的倒数即可得到信号的频率。
为了提高频率计的精度和稳定性，通常会采用一些增强技术，如自动增益控制、数字滤波等。
自动增益控制可以根据输入信号的幅度变化来调整放大倍数，以保证测量的准确性。
数字滤波则可以通过滤除噪声和杂散信号，使测量结果更加稳定和可靠。
总之，频率计是通过测量信号的周期并计算频率来实现对信号频率的测量。
它利用计时器来测量信号周期，并通过增强技术提高测量的准确性和稳定性。
频率计的测量原理
频率计的测量原理是基于对输入信号的周期个数进行计数，从而计算出信号的频率。
具体步骤如下：
1. 放大和整形：将被测信号通过输入电路进行放大和整形，使其变为特定周期的窄脉冲。
2. 微分操作：通过微分操作，将窄脉冲变为具有特定延迟时间的脉冲信号。
3. 主门电路：将经过微分操作后的脉冲信号送到主门电路的一个输入端，同时将时基电路产生的闸门脉冲送到主门的另一个输入端。
4. 计数和显示：在闸门脉冲开启主门的期间，特定周期的窄脉冲才能通过主门，进入计数器进行计数。
计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值。
5. 控制电路：内部控制电路负责完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。
通过以上步骤，频率计能够实现对输入信号的频率进行准确测量，并显示出来。
如何设计一个简单的频率计
如何设计一个简单的频率计频率计是一种用于测量信号频率的设备，广泛应用于电子、通信、自动化等领域。
本文将介绍如何设计一个简单的频率计，并提供相关原理和步骤。
一、简介频率计是一种测量频率的仪器。
它可以通过测量信号周期的时间来计算频率。
频率计可以根据测量的频率范围和精度要求，选择不同的设计方案。
下面将介绍一种简单的频率计设计。
二、设计原理该频率计设计基于计数器原理。
其思想是通过计数已知时间内信号周期的脉冲数来确定频率。
三、所需元器件1. 计数器芯片：选择适合频率范围的计数器芯片。
2. 晶振：提供稳定的时钟信号作为计数器的时基。
3. 预处理电路：用于处理输入信号，确保其满足计数器的输入要求。
四、设计步骤1. 确定测量范围和精度要求：根据应用需求确定频率计所需要测量的频率范围和精度要求，选择合适的计数器芯片。
2. 选择计数器芯片和晶振：根据测量范围和精度要求，选择适合的计数器芯片和晶振。
计数器芯片的型号选择要能满足测量范围，并具有足够的计数位数。
晶振的频率要足够稳定。
3. 设计输入信号预处理电路：根据计数器芯片的输入要求，设计合适的输入信号预处理电路。
例如，如果输入信号幅值过大或过小，需要进行合适的电平转换或调整。
五、连接设计1. 将输入信号接入预处理电路，确保信号满足计数器芯片的输入要求。
2. 将预处理后的信号接入计数器芯片的计数端。
3. 将晶振连接至计数器芯片的时钟输入端。
4. 连接供电电源，确保设计正常工作。
六、测试与调试1. 给设计供电，确保所有连接正确。
2. 输入已知频率的信号，观察频率计是否能准确测量。
3. 如果测量结果不准确，检查元器件连接是否正确、晶振频率是否稳定等。
4. 根据实际情况调整设计参数，直至测量结果满足要求。
七、注意事项1. 设计中要注意信号的幅值范围和频率范围。
2. 选择合适的计数器芯片和晶振，以保证测量精度和稳定性。
3. 调试时要注意设计的连通性和元器件的正确连接。
八、总结设计一个简单的频率计需要确定测量范围和精度要求，选择适合的计数器芯片和晶振，并设计合适的输入信号预处理电路。
频率计实现原理
1 引言 为了实现智能化的电子计数测频,实现一个宽领域、高精度的频率计,一种有效的方法是运用单片机测量频率 口芯片以及分频电路实现频率的自动分频。根据计数值、分频系数,求出周期 T,得到待测频率。 2 C51 语言使用中几个关键问题 在数字频率计中,没有采用常用的汇编语言,全部软件用 C 语言编程。8051 单片机的 C 语言编译器简称 C51。 一个名为 main 的主程序。 (l)用＃i nclude 在 C 语言源程序中包含库文件。例如:＃i nclude〈reg51.h〉 例如:sfr TMOD=OX89; (3)对于片外的 I/O 扩展,用“#define',语句进行定义。如:#define PORT A XBYTE[0xffc0];
频率计实现原理
1、测频原理 若某一信号在 T 秒时间里重复变化了 N 次，则根据频率的定义可知该信号 的频率 fs 为：fs=N/T 通常测量时间 T 取 1 秒或它的十进制时间。 （1）、时基 T 产生电路： 提供准确的计数时间 T。 晶振产生一个振荡频率稳定的脉冲， 通过分频整形、 门控双稳后，产生所需宽度的基准时间 T 的脉冲，又称闸门时间脉冲。 注意：分频器一般采用计数器完成，计数器的模即为分频比。 （2）、计数脉冲形成电路： 将被测信号变换为可计数的窄脉冲，其输出受闸门脉冲的控制。 （3）、计数显示电路： 对被测信号进行计数，显示被测信号的频率。计数器一般采用多位 10 进制 计数器；控制逻辑电路控制计数的工作程序：准备、计数、显示、复位和准备下 一次测量。其中十进制计数器要求具有计数使能端 CNTEN、复位端 CLR、进位输 出端 CO。 2、具体实现： 具体实现步骤如下 1)、测频控制逻辑电路（以 1 秒为例）：图 5－2 为逻辑控制的一种参考的时 序关系，具体实现时可以和参考时序不一致； 2） 产生一个 1 秒脉宽的周期信号：由于实验箱上没有 1Hz 的时钟，所有必须 通过其他时钟获得， 具体实现一般可利用计数器通过对某一个频率分频得到（要 求输入频率为 1Hz 的整数倍）。 3） 对计数器的每一位计数使能进行控制：可以利用低位的十进制计数器的溢 出信号作为高位的十进制计数器的时钟输入信号。
单片机频率计实验报告
单片机频率计实验报告实验报告：单片机频率计摘要：本实验通过使用单片机设计和实现了一种简单的频率计，通过测量输入信号的周期来计算其频率。
实验结果表明，该方法可以准确地测量信号的频率，并且具有较高的稳定性和精确度。
1.引言在电子测量领域中，频率是一个重要的参数，它是指单位时间内信号变化周期的次数。
测量信号的频率可以帮助我们了解信号的特性和性能。
而单片机作为常见的嵌入式微处理器，提供了较高的计算和控制能力，可以应用于频率计的设计和实现中。
2.实验原理在本实验中，我们使用了一种简单的基于单片机的频率测量方法。
该方法基于计算输入信号的周期，并以此计算信号的频率。
具体实验原理如下：(1)信号输入：将需要测量频率的信号接入单片机的输入口。
(2)信号计数：通过单片机的定时器，测量输入信号的时间间隔。
(3)计算频率：将信号的周期时间转换为频率值。
3.实验设备与材料(1)单片机：使用STC89C52单片机。
(2)信号发生器：产生需要测量频率的信号。
(3)蜂鸣器：用于发出测量结果。
(4)杜邦线：用于连接单片机和其他器件。
4.实验步骤(1)搭建实验电路：将单片机与信号发生器、蜂鸣器等器件通过杜邦线连接。
(2)编写程序：使用汇编语言或C语言编写程序，设置定时器，测量输入信号的时间间隔。
(3)烧录程序：将编写好的程序烧录到单片机中。
(4)测量频率：通过信号发生器产生不同频率的信号，并使用单片机进行测量。
(5)显示结果：将测量得到的频率值通过蜂鸣器等方式显示出来。
5.实验结果经过多次测量和对比，我们得到了较为准确的信号频率测量结果。
实验结果表明，该频率计具有较高的稳定性和精确度，可以满足日常实验工作的要求。
6.实验总结通过本次实验，我们了解了基于单片机的频率计的设计和实现方法，并成功地搭建了一个简单的频率计电路。
实验结果表明，这种方法可以比较准确地测量信号的频率，并且具有较高的稳定性和精确度。
然而，在实际应用中可能还需要考虑一些其他因素，如输入信号的幅度和噪声等。
频率计原理
频率计原理
频率计是一种用来测量信号频率的仪器，它根据电磁感应原理工作。
频率的定义是指在单位时间内某个事件或者信号的周期性重复次数。
在频率计中，典型的实现方式是使用计时器和一个稳定的参考信号源。
具体实现时，频率计会将待测信号输入到一个计数器中，并开始计时。
当计数器计满一定的计数值之后，计数器会停止计时，并将结果存储在寄存器中。
同时，参考信号源本身也会启动计时器，并用相同的方式测量时间。
随后，通过比较待测信号和参考信号源的计时结果，频率计可以计算出待测信号的频率。
由于参考信号源是一个稳定的频率源，所以将待测信号与参考信号源的频率进行比较，就可以得到待测信号的频率。
需要注意的是，频率计常常使用数字技术，如微处理器或者FPGA来实现计数器和计时器的功能。
这样可以提高精度和准
确性，并且可以通过数字处理进行更多的信号分析和处理。
同时，为了提高测量精度，频率计通常会对信号进行采样，并采用适当的滤波和处理技术来降低噪声和干扰。
总结起来，频率计利用计数器和参考信号源来测量待测信号的周期性重复次数，并通过计时结果的比较来计算出待测信号的频率。
通过数字技术的应用和适当的信号处理，可以实现高精度和高准确性的频率测量。
基于NB8216测频范围01G的频率计
1
6
Header 3
Header 3
P1, P5, P6
HDR1X3
3
7
Header 3
P4
P4
HDR1X3
1
8
XTAL
10MHZ
Y1
HDR1X3
1
9
XTAL
4MHZ
Y2
HDR1X3
1
10
Header 2
Header 2
POWER2
HDR1X2
1
11
FJ5461AH
FJ5461AH
LED1, LED2
(4)测量仪器的带宽必需大于被测量电路的带宽。
(5)正确选择测量点和测量
(6)认真观看记录实验进程，包括条件、现象、数据、波形、相位等。
(7)显现故障时要认真查找缘故。
（描述调试和装配的步骤和进程，利用的仪表，测试到的数据等）---
八
图8.1电路焊接
图8.2电路调试
图8.3画PCB版
图8.4电路板反面
关于放大电路还要用示波器观看是不是有自激发生。
7.3动态检测与调试
动态调试是在静态调试的基础上进行的，调试的方式地在电路的输入端加上所需的信号源，并循着信号的注射逐级检测各有关点的波形、参数和性能指标是不是知足设计要求，如必要，要对电路参数作进一步伐整。发觉问题，要设法找出缘故，排除故障，继续进行。(详见检查故障的一样方式)
1、频率测量、周期测量、3V便携式频率计等。
2、频率扩展，通过连接外部小数点输入实现扩展。
2.4.3管脚排列及概念
2.4.4逻辑框图：
2.4.5NB8216D的接法
2.5其他模块
图2.51 维持电路
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课程设计任务书学生姓名：王耀辉专业班级：通信1304指导教师：陈适工作单位：信息工程学院题目: 采用测频原理的数字频率计初始条件：VHDL硬件描述语言，ISE Design Suite开发环境，Modelsim SE仿真环境要求完成的主要任务:1.采用测频法，设计一个4位十进制数字显示的数字频率计2.其测量的范围为1~9999KHz课程设计进度安排序阶段内容所需时间号1 方案设计1天2 软件设计2天3 系统调试1天4 撰写报告1天合计5天指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要----------------------------------------------------------------------- I Abstract --------------------------------------------------------------------- 21. FPGA、VHDL及ISE概述 ------------------------------------------------ 31.1 FPGA简介------------------------------------------------------- 31.2 VHDL 概述------------------------------------------------------- 31.3ISE --------------------------------------------------------------- 52频率测量原理及方案 ---------------------------------------------------- 62.1设计要求--------------------------------------------------------- 62.2 频率测量方法 ---------------------------------------------------- 62.2.1时间门限测量法 ------------------------------------------------- 62.2.2标准频率比较测量法 --------------------------------------------- 62.2.3 等精度测量法--------------------------------------------------- 7 2.3方案提出及确定----------------------------------------------------------- 72.4系统设计--------------------------------------------------------- 82.5 系统组成 -------------------------------------------------------- 92.6小结------------------------------------------------------------ 103数字频率计VHDL程序与仿真 ------------------------------------------- 113.1模块图---------------------------------------------------------- 113.1.1顶层模块图 ------------------------------------------------- 113.1.2顶层模块图 ------------------------------------------------- 113.2程序设计-------------------------------------------------------- 134 仿真测试------------------------------------------------------------- 174.1调试和器件编程-------------------------------------------------- 174.2频率计仿真结果------------------------------------------------------ 195 心得体会------------------------------------------------------------- 226 参考文献------------------------------------------------------------- 22摘要数字频率计是数字电路中的一个典型应用，实际的硬件设计用到的器件较多，连线比较复杂，而且会产生比较大的延时，造成测量误差、可靠性差。
随着现场可编程门阵列FPGA 的广泛应用，运用VHDL等硬件描述语言，将使整个系统大大简化，提高了系统的整体性能和可靠性。
采用FPGA现场可编程门阵列为控制核心，通过硬件描述语言VHDL编程，在QuartusII 仿真平台上编译、仿真、调试，并下载到FPGA芯片上，通过严格的测试后，能够较准确地测量方波、正弦波、三角波、矩齿波等各种常用的信号的频率，而且还能对其他多种物理量进行测量本文介绍了如何采用测频法，利用FPGA现场可编程门阵列为控制核心，通过VHDL 语言编程，在ISE仿真平台上仿真平台上编译、仿真、调试，设计一个4位十进制数字显示的数字频率计以此来巩固课堂理论学习，并能用所学理论知识正确分析硬件设计基本问题和解释数字电路的基本现象。
关键字：FPGA，数字电路，测频法，数字频率计AbstractDigital frequency meter is a digital circuit in a typical application, the actual hardware design of devices used in more complicated connection, but will have relatively large delay, caused by measurement error, poor reliability. With the FPGA field programmable gate array a wide range of applications to the development as a means of using the VHDL hardware description language such as language, will greatly simplify the whole system to improve overall system performance and reliability.Digital frequency meter is made by using a digital circuit system can achieve the cyclical changes in signal frequency measuring instruments. Frequency meter is mainly used for measuring frequency sine wave, square wave, triangle wave and spikes and other periodic signal. Its extended functionality can measure cycle and pulse width of the signal.This article describes how to use the frequency measurement method, usingof field programmable gate array FPGA for the control of the core and VHDL language programming, simulation in QuartusII development environment, the design of a four decimal digits displayed digital frequency meter in order to reinforce classroom learning theory and the theory of knowledge can be used to correctly analyze hardware the design and interpretation of the basic problems of the basic phenomena of digital circuits.Keywords: FPGA, Digital circuits, Frequency measurement method, Digital frequency meter1. FPGA、VHDL及ISE概述本章首先对设计所采用的可编程逻辑器件FPGA及VHDL以及仿真软件ISE进行简单的介绍，对设计有些基本的了解。
1.1 FPGA简介FPGA是20世纪80年代中期出现的高密度可编程逻辑器件，它一般由布线资源分隔的可编程逻辑单元构成阵列，又由可编程I/O单元围绕阵列构成整个芯片，排列阵列的饿逻辑单元由布线通道中的可编程内连线连接起来实现一定的逻辑功能。
一个FPGA包含丰富的具有快速系统速度的逻辑门、寄存器和I/O组成。
FPGA/CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片，除了具有ASIC的特点外还有一下几个优点：随着超大规模集成电路VLSI工艺的不断提高，单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管；FPGA/CPLD芯片出厂前100%都做过测试，不需要设计人员承担风险和费用；用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不动的的情况下，用不同软件就可实现不同的功能，用FPGA/CPLD试制样片，能以最快的速度占领市场。
FPGA/CPLD软件包中有各种输入工具、仿真工具、版图设计及编程器等全线产品，使电路设计人员在较短的时间内就可以完成电路的输入、编译、优化、仿真，直至最后芯片的制作。
1.2 VHDL 概述VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。
它在80年代的后期出现。