基于单片机的数字频率计设计
【精编完整版】基于单片机的数字频率计的设计毕业论文
目录1频率计的概要和发展动态 (1)2 单片机介绍 (1)2.1单片机的简介和发展 (1)2.2 AT89C51的原理 (2)2.2.1主要特性 (3)2.2.2管脚说明 (3)2.2.3振荡器特性 (4)2.2.4芯片擦除 (4)3 仿真软件protuse的介绍 (5)4系统模块设计 (6)5硬件部分 (6)5.1整形电路 (6)5.2控制电路 (7)5.3显示电路 (8)5.3.1 LCD1602引脚 (8)5.3.2 LCD1602的指令介绍 (8)5.4总体电路图 (9)6仿真结果 (11)6.1仿真结果 (11)6.2结果分析 (11)7 结论 (11)8参考文献 (12)附录 (12)1 keil C51软件介绍 (12)2 程序流程图 (13)3系统源程序 (14)1频率计的概要和发展动态在电子技术中，频率作为基本的参数之一，它与许多电参量的测量方案、测量结果密切相关，因此，频率的测量十分的重要。
在许多情况下，要对信号的频率进行精确测量，就要用到数字频率计。
数字频率计作为一种基础测量仪器，它被用来测量信号（方波、正弦波、锯齿波等）频率，并且用十进制显示测量结果。
它具有测量精度高、测量省时、使用方便等特点。
随着微电子技术和计算机技术的不断发展，单片机被广泛应用到大规模集成电路中，使得设计具有很高的性价比和可靠性。
所以，以单片机为核心的简易数字频率计设计，改善了传统的频率计的不足，充分体现了新一代数字频率计的优越性。
2 单片机介绍2.1单片机的简介和发展单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。
单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。
通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和IO接口电路等。
因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
单片机经过1、2、3、3代的发展，正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格、大存储容量、强IO功能及较好的结构兼容性方向发展。
基于单片机的数字频率计的设计
由上节介绍可知，控制电路在数字频率计中起至关重要的作用。采用什么样的控制电路，直接决定了数字频率计的性能。由第二章的内容可知，为了得到一个高性能的数字频率计，本次设计采用单片机来做为数字频率计的核心控制电路，辅之于少数的外部控制电路。因此本此设计的系统包括信号放大整形电路、分频电路、单片机AT89C51和显示电路等。本系统让被测信号经过放大整形后，进入单片机开始计数,利用单片机内部定时计数器定时，在把所记得的数经过相关处理后送到显示电路中显示。其系统原理框图将在下面介绍。
根据上述的基于单片机的数字频率计的设计原理，我们可设计一个由放大整形电路、分频电路、多路数据选择器、AT89C51以及显示电路来构成的数字式频率计，其系统框图如图3-2所示。
脉冲周期测频法，此法的特点是低频检测时精度高，但当高频检测时误差较大。
脉冲数倍频测频法，其特点是待测信号脉冲间隔减小，间隔误差降低；精度比M法高A倍，但控制电路较复杂。
脉冲数分频测频法，其特点是高频测量精度比T法高A倍，但控制电路也较复杂。
脉冲平均周期测频法，此法在测高频时精度较高，但在测低频信号时精度较低。
关键字：单片机，频率计，测量
第1章引言
随着电子信息产业的发展，信号作为其最基础的元素，其频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要，而且需要测频的范围也越来越宽。传统的频率计通常采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，产品不但体积较大，运行速度慢，而且测量范围低，精度低。因此，随着对频率测量的要求的提高，传统的测频的方法在实际应用中已不能满足要求。因此我们需要寻找一种新的测频的方法。随着单片机技术的发展和成熟，用单片机来做为一个电路系统的控制电路逐渐显示出其无与伦比的优越性。因此本论文采用单片机来做为电路的控制系统，设计一个能测量高频率的数字频率计。用单片机来做控制电路的数字频率计测量频率精度高，测量频率的范围得到很大的提高。
基于单片机控制的数字频率计设计
基于单片机控制的数字频率计设计1. 简介在电子领域中，频率对于信号处理和电路设计至关重要。
频率计是一种测量电信号频率的仪器，它可以帮助工程师们更好地理解信号的特性，并在电路设计和调试中起到至关重要的作用。
在本文中，我将详细探讨基于单片机控制的数字频率计的设计原理和实现方法，希望能帮助读者全面理解这一主题。
2. 频率计原理频率计的原理在于对输入信号的周期进行测量，并通过适当的算法将其转换为频率。
基于单片机的数字频率计设计采用计数的方法来测量信号周期，然后利用计数的结果和时间基准来计算频率。
在这个过程中，单片机起到了关键的控制和计算作用，能够精准地对输入信号进行测量和处理。
3. 单片机选择在设计数字频率计时，单片机的选择至关重要。
一般情况下，我们会选择性能稳定、计算能力强、易于编程的单片机作为核心控制芯片。
常用的单片机包括STC系列、STM32系列和PIC系列等，它们都具有较好的性能和可靠性，适合用于数字频率计的设计和实现。
4. 系统设计数字频率计系统一般由信号输入、单片机控制、显示模块和电源模块等部分组成。
在系统设计中，信号输入模块用于接收待测信号，并将其转换为数字信号输入到单片机中；单片机控制模块负责对输入信号进行计数和处理，并输出结果到显示模块；显示模块一般采用数码管或液晶显示屏，用于显示测量的频率数值。
电源模块需要为整个系统提供稳定的工作电压，确保系统正常运行。
5. 算法设计在数字频率计的设计中，算法的设计对于测量结果的准确性和稳定性至关重要。
一般而言，常见的测频算法包括时间测量法、计数器法和分频计数法等。
这些算法都需要考虑精确的计数和时间基准，以确保测量结果的准确性。
在算法设计中还需要考虑到单片机的计算能力和存储空间，选择合适的算法和数据结构来降低系统的复杂度和成本。
6. 实现方法基于单片机的数字频率计的实现方法有多种，可以根据具体的需求和应用场景选择合适的硬件和软件方案。
在硬件设计方面，需要考虑信号输入电路、计数电路、显示电路和电源电路等部分；在软件设计方面，需要编写相应的程序代码，实现信号测量、数据处理和显示控制等功能。
基于单片机的数字频率计的设计
前言 (2)摘要： (2)关键字: 89C2051；频率计；分频 (2)1 芯片介绍 (1)1．1 10116 (1)1．2 1161 (1)1．3 74HC04 (2)1．4 74HC14 (2)1．5 74HC74 (2)1．6 74HC164 (3)1．7 74HC145 (4)1．8 AT89C2051 (4)1．9 562 (7)2．统概述 (7)2．1 频率计定义 (7)2．2系统的组成 (7)2．3 处理方法 (8)3．系统硬件设计 (9)3．1信号预处理 (9)3．1.1滤波、衰减、补偿 (9)3．1.2 放大电路 (9)3．2 波形转换电路 (10)3．3 形整形及分频电路 (11)3．4 单片机复位电路 (12)3．5显示部分 (12)3．5．1 显示电路 (12)3．5．2模拟串行通信原理 (13)3．6 整机工作原理 (13)4．系统软件的组成 (14)4．1 系统软件框图 (14)4．2 流程图 (15)4．3 数据处理过程 (16)4．5 单片机源程序 (16)5 本书参考文献资料 (34)数字频率计前言数字频率计在电子、通讯等领域中的实验、研究开发、生产用途非常的广泛，它可以由逻辑电组成，也可以用单片机控制。
由逻辑电路组成的频率计，结构复杂，组装、调试比较麻烦；由单片机控制的频率计，数据采集、计算、译码及量程的自动转换，都可以由CPU来完成，简化了电路，提高了系统的可靠性。
摘要：本设计是以89c2051为核心的单片机设计，在单片机设计中应用单片机的数字运算和控制功能实现了量程的自动切换，满足了时间要求和精度要求。
关键字:89C2051；频率计；分频1 芯片介绍1．1 1011610116是一个三运算放大器，带有正、反输出端，逻辑图及引脚功能如下：1．2 11611161为基于微控器的系统提高了完整的存储和监控方案，运用低功耗CMOSE技术，在片内集成了带硬件存储写保护的串行EEPROM（16K），节能型系统电源监控电路和一个看门狗定时电路。
基于单片机的频率计设计
基于单片机的频率计设计一、频率计的基本原理频率的定义是单位时间内信号周期变化的次数。
要测量一个信号的频率，通常需要对其周期进行测量，然后通过计算得出频率值。
常见的测量频率的方法有直接测频法和间接测频法。
直接测频法是在一定的时间间隔内，对输入信号的脉冲个数进行计数，从而得到频率值。
间接测频法则是先测量信号的周期，然后通过倒数计算出频率。
在基于单片机的频率计设计中，通常采用直接测频法。
通过单片机内部的定时器和计数器功能，对输入信号的脉冲进行计数，并结合定时时间，计算出输入信号的频率。
二、硬件设计1、单片机选择在本设计中，选择一款常见的单片机，如 STC89C52 单片机。
它具有丰富的资源，包括定时器、计数器、I/O 端口等，能够满足频率计的设计需求。
2、信号输入电路为了将外部输入的信号引入单片机，需要设计一个信号调理电路。
该电路包括限幅、滤波和整形等部分，以保证输入信号的稳定性和可靠性。
限幅电路用于限制输入信号的幅度，防止过大的信号损坏单片机。
滤波电路可以去除输入信号中的噪声和干扰。
整形电路将输入的不规则信号整形成标准的方波信号，便于单片机进行计数。
3、显示电路为了将测量得到的频率值显示出来，需要选择合适的显示器件。
常见的显示器件有液晶显示屏（LCD）和数码管。
在本设计中，采用八位共阳极数码管作为显示器件。
通过单片机的 I/O 端口控制数码管的段选和位选，实现频率值的动态显示。
4、电源电路为整个系统提供稳定的电源是保证系统正常工作的关键。
可以使用常见的 5V 直流电源适配器，通过稳压芯片将输入电压转换为单片机和其他器件所需的稳定电压。
三、软件设计1、主程序流程主程序首先进行系统初始化，包括单片机内部资源的初始化、定时器和计数器的初始化、I/O 端口的初始化等。
然后，等待外部输入信号的到来。
当检测到输入信号的上升沿时，启动定时器和计数器开始工作。
在定时时间结束后，读取计数器的值，并计算出频率值。
最后，将频率值转换为十进制，并通过显示电路显示出来。
基于单片机的数字频率计的设计(毕业设计)
1.2 设计思路
测频的原理归结成一句话，就是“在单位时间内对被测信号进行
计数”。常用的频率测量方法主要有两种：直接测频法和间接测频法 （即测周期法）。直接测频法在低频段的相对测量误差较大，故常用 于测量高频信号；测周期法在高频段的相对测量误差较大，更适合于 测量低频信号由于本次设计的实际测量范围为1Hz～200KHz左右，主 要是针对在低频段的测量，且由于单片机具有程序运算功能，频率为 周期的倒数，这样使得频率测量与周期测量可以互通，故此次设计采 用间接测量法（测周期法）。其原理图如下所示：
使用液晶显示器（LCD）进行数据显示
采用LED显示管只能显示0～9和一些简单的英文字母，这使得频率计的功能 受到极大的限制，而LCD显示管能够解决LED的不足，增强显示功能。LCD具有体 积小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，因 此广泛应用于各种仪表设备中去。LCD液晶显示器主要有字符型和点阵型两种。 字符型LCD能显示特定的字符，应用在特定的场合，可以代替常用的LED显示器 显示和进行其他特殊字符的显示；点阵型LCD则可以以点阵的形式显示字符、图 形和汉字，满足各种需要。
被测闸门信号
未知
高频基准信号
实际检出已知信号
1.3 电路设计
数字频率计系统设计共包括四大模块：单片机控制模块、电源模
块、放大整形模块及ＬＥＤ显示模块。 数字频率计设计总框图如下：
被测信 号
放大整形电 路
单片机
LED 显 示
电源电 路
基于51单片机的数字频率计的设计
1 前言 (1)1.1频率计概述 (1)1.2频率计发展与应用 (1)2 系统总体设计 (2)2.1测频的原理 (2)2.2总体思路 (3)2.3具体模块 (3)3 系统硬件设计 (4)3.1 AT89C51主控制器模块 (4)3.1.1 AT89C51的介绍 (4)3.1.2复位电路 (5)3.2分频设计模块 (6)3.3显示模块 (6)3.3.1数码管介绍 (7)3.3.2频率值显示电路 (7)3.3.3档位转换指示电路 (7)4.1软件模块设计 (8)4.2应用软件简介 (9)4.2.1 Keil简介 (9)4.2.2 protues简介 (10)6系统硬件调试 (11)1 前言频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。
由于频率信号抗干扰性强，易于传输，因此可以获得较高的测量精度。
随着数字电子技术的发展，频率测量成为一项越来越普遍的工作，测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。
1.1频率计概述数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。
它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。
它的基本功能是测量正弦信号、方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。
在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。
传统的频率计采用测频法测量频率，通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成，产品不但体积大，运行速度慢而且测量低频信号不准确。
本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计，测量准确度高，响应速度快，体积小等优点。
1.2频率计发展与应用在我国，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。
单片机作为最为典型的嵌入式系统，它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。
单片机已成为电子系统的中最普遍的应用。
单片机作为微型计算机的一个重要分支，其应用范围很广，发展也很快，它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术，应用范围十分广泛。
基于单片机简易数字频率计
基于单片机简易数字频率计基于单片机的简易数字频率计概述：数字频率计是一种用于测量信号频率的仪器，它能够将输入的模拟信号转换为数字信号，并通过单片机进行处理和显示。
本文将介绍基于单片机的简易数字频率计的原理和实现方法。
一、原理介绍数字频率计的原理基于信号的频率与周期的倒数之间的关系。
当输入信号的频率较高时，直接测量周期较为困难，因此常采用测量信号的脉宽来间接推算频率。
本文所介绍的简易数字频率计就是基于这一原理。
二、硬件设计1. 信号输入：将待测信号接入单片机的GPIO口，通过外部电路对信号进行电平转换和滤波处理，确保输入信号稳定且符合单片机的输入电压范围。
2. 定时器：单片机内部的定时器用于测量输入信号的脉宽。
通过配置定时器的计数器和预分频器，可以实现不同精度的测量。
一般情况下，选择合适的计数器和预分频器，使得定时器的溢出周期与待测信号的周期相当，以提高测量的准确性。
3. 显示模块：通过数码管或LCD显示模块，将测量到的脉宽转换为频率值并进行显示。
可以根据需要选择合适的显示方式和显示精度。
三、软件设计1. IO口配置：在单片机的软件中，需要配置GPIO口的输入和输出模式，以及中断触发条件等。
通过配置正确的IO口，可以实现对信号输入和输出的控制。
2. 定时器配置：配置定时器的计数器和预分频器，并设置中断触发条件。
在定时器中断服务函数中，可以对计数器的值进行读取和处理。
3. 测量算法：在定时器中断服务函数中，可以根据测量到的脉宽值计算出信号的频率。
具体的计算方法有多种，例如可以通过测量多个周期的脉宽平均值来提高测量的准确性。
4. 显示控制：将计算得到的频率值转换为合适的显示格式，并通过显示模块进行显示。
可以根据需要选择合适的显示精度和显示方式。
四、实现方法基于以上原理和设计，可以通过以下步骤来实现简易数字频率计：1. 硬件连接：将待测信号接入单片机的GPIO口，并通过外部电路进行电平转换和滤波处理。
2. 软件编程：根据单片机的型号和开发环境，编写相应的软件程序。
基于单片机数字频率计设计
基于单片机的数字频率计设计这个程序是正确的可以在单片机上运行目录1 引言 (1)2 硬件设计 (2)3 软件设计 (7)4 调试过程及问题分析 (11)5 结论 (12)参考文献 (12)附件 (13)一．引言在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案和测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。
测量频率的方法有很多种，其中电子计数器测量频率具有精度高，使用方便，测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。
电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数;二是间接测频法，如周期测频法。
直接测频法适用月高频信号的频率测量，间接测频法适用于低频信号的测量。
本次为测量方波信号的数字频率计设计，设计要求如下：（1）频率测量：0Hz～250kHz；（2）频率，周期显示切换（3）用图形液晶LCD12864显示数值和单位设计思路由于本次测量范围较大，为保证精度我们分两段进行测量，一是500HZ-250KHZ我们用直接测频法进行测量，测量1秒内得周期个数N,被测量信号的周期为T，定时1秒，则1=NT。
由于单片机系统的标准频率比较稳定，而系统标准信号频率的误差通常情况下很小,系统的量化误差小于1，所以由式1=NT可知频率测量的误差主要取决于N值的大小，N值越大，误差越小，测量的精度越高。
因此，我们也可以取Ts内产生M个方波，则频率为f=M/T。
二是0-500HZ我们用周期测频法测量，计下两个下降沿的时间即测量周期，再计算出测量频率。
对于显示切换我们设置一个标志位，检测当标志位为高电平时为周期显示，低电平时为频率显示基本设计原理500HZ-250KHZ时，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N，则其频率可表示为f=N/T。
信号接外部中断，中断方式为下降沿，又程序设置一个变量，外部中断一次则变量加一，当信号来到时，定时器开通，由中断计数；定时器溢出时关闭，中断变量停止计数。
基于单片机的数字频率计设计
#include<reg52.h>//头文件#include<intrins.h>//包涵整个函数#define uint unsigned int#define uchar unsigned charunsigned char code dispbit[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//共阴数码管unsigned char code dispcode[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//显示0-9unsigned char count[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};unsigned int T0count=0;unsigned char time1tick=0;unsigned char i=0;unsigned long x;void pulse_init(void){TMOD=0x16;//T0工作在方式2，计数器模式TH0=0x00;TL0=0x00;TH1=0xb1;//20ms中断一次TL1=0xe0;ET0=1;//打开计数器0中断ET1=1;EA=1;//开中断}void delay(uint ms){unsigned char i,j;for(i=0;i<ms;i++)for(j=0;j<250;j++){_nop_();//空操作指令，不执行任何操作，机器周期时间延时。
_nop_();_nop_();_nop_();}}static void time0_int(void) interrupt 1 using 0{T0count++; //T0为计数器模式}void t1(void) interrupt 3 using 0{time1tick++;TH1=0xb1;//20ms中断一次TL1=0xe0;if(time1tick==50)//定时1s{time1tick=0;//计时器清零EA=0;TR0=0;//关中断TR1=0;//计时器开始计数}}void display(void){x=256*T0count+TL0-4; //转换成10进制x=x/17.3;i=7;//数码管的显示高位表示数据的低位while(x)//赋值{count[i]=x%10;x=x/10;i--;}count[i]=x;for(i=0;i<8;i++){P0=dispbit[i];P1=dispcode[count[i]];delay(1);}}void main(){pulse_init();TR1=1;//开启timerTR0=1;while(1)display(); }。
基于单片机的频率计设计的参考文献
文章标题：基于单片机的频率计设计与实现一、概述在现代电子领域中，频率计是一种常见的电子测量仪器，用于测量信号的频率。
基于单片机的频率计设计在实际应用中得到了广泛的应用。
本文将深入探讨基于单片机的频率计设计与实现，包括其原理、设计过程、实现步骤等内容，以便读者能够全面了解这一领域。
二、频率计原理及设计过程1. 频率计原理概述频率计是用于测量信号频率的仪器，其原理主要基于信号周期的测量。
在基于单片机的频率计设计中，一般通过计算脉冲信号的周期或脉冲数量来实现频率测量，然后利用单片机进行数据处理和显示。
2. 频率计设计过程基于单片机的频率计设计的关键步骤包括信号采集、信号处理、数据显示等。
首先需要设计信号采集电路，将待测频率信号转换为单片机可接受的电压信号；然后进行信号处理，包括周期测量、频率计算等；最后通过数码显示、液晶显示等方式将测量结果进行显示。
三、基于单片机的频率计实现步骤1. 信号采集电路设计在基于单片机的频率计设计中，信号采集电路的设计是至关重要的一步。
一般可以采用信号调理电路、滤波电路等手段，将待测频率信号进行合理的处理，以适应单片机的输入要求。
2. 单片机程序设计单片机程序设计是基于单片机的频率计设计中的核心环节。
通过合理的程序设计，可以实现脉冲信号的计数、周期测量、频率计算等功能，从而得到准确的频率测量结果。
3. 数据显示方式选择在频率计的实现中，数据显示方式的选择也是需要考虑的重要因素。
常见的数据显示方式包括LED数码管显示、液晶显示、数码管显示等，可以根据实际需求进行选择。
四、频率计设计的应用价值基于单片机的频率计设计具有广泛的应用价值。
在电子测量领域中，频率计可用于对各种信号频率进行准确测量；在电子教学和科研中，基于单片机的频率计设计也可以作为一个实验评台，帮助学生和研究人员深入了解频率计的原理和实现。
五、个人观点和总结基于单片机的频率计设计是一项充满挑战和机遇的工作。
通过深入研究和实践，可以更好地掌握电子测量技术和单片机应用技术。
基于单片机的数字频率计设计new__1
兰州工业高等专科学校毕业论文课题：基于单片机的数字频率计的设计专业电气工程系学生姓名张振鹏班级电自08-1班学号200802101148指导教师李建民目录摘要 3前言 (1)第一章绪论 (2)1.1课题背景 (2)1.2 课题研究的目的和意义 (2)1.4数字频率计设计的任务与要求 (2)第二章数字频率计总体方案设计 (3)1.1方案比较 (3)1.2方案论证 (4)1.3方案选择 (4)第三章数字频率计的硬件系统设计 (5)3.1 数字频率计的硬件系统框架 (5)3.2 数字频率计的主机电路设计 (5)3.3数字频率计的信号输入电路设计 (8)3.4数字频率计显示电路的设计 (9)3.5数字频率计的计数电路的设计 (12)3.6数字频率计电源模块的设计 (15)第四章数字频率计软件系统设计 (16)4.1 软件设计规划 (16)4.1.1信号处理 (16)4.1.2中断控制 (16)4.2.1定时器/计数器 (17)4.2.2定时工作方式0 (18)4.3程序流程图设计 (18)4.3.1主程序流程 (18)4.3.2 中断流程 (20)第五章数字频率计的仿真调试 (22)参考文献 (23)致谢24附录（程序） (25)附录：数字频率计的系统原理图 (28)摘要本方案主要以单片机为核心，主要分为时基电路，逻辑控制电路，放大整形电路，闸门电路，计数电路，锁存电路，译码显示电路七大部分，设计以单片机为核心，被测信号先进入信号放大电路进行放大，再被送到波形整形电路整形，把被测的正弦波或者三角波整形为方波。
利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。
编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示。
本设计以89C51单片机为核心，应用单片机的算术运算和控制功能并采用LED数码显示管将所测频率显示出来。
系统简单可靠、操作简易，能基本满足一般情况下的需要。
既保证了系统的测频精度，又使系统具有较好的实时性。
基于单片机的数字频率计设计.doc
frequency measurement module,the signal cycle survey module,timer interruption of service module,the data display module and so-on. Achieving counting function and conversion between cycle and frequency by using control functions and mathematics operation ability of microcontroller.Like these the survey scope can achieve 1HZ--10MHZ. Key Words digital frequency meter, microcontroller, frequency measurements
III
基于单片机的数字频率计设计
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
数字频率计是一种基础测量仪器，到目前为止已有 30 多年的发展史。早期， 设计师们追求的目标主要是扩展测量范围，再加上提高测量精度、稳定度等，这 些也是人们衡量数字频率计的技术水平，决定数字频率计价格高低的主要依据。 目前这些基本技术日臻完善，成熟。应用现代技术可以轻松地将数字频率计的测 频上限扩展到微波频段。
基于单片机的数字频率计设计
摘要
频率信号具有抗干扰能力强、易于传输、测量精度高等优点，因此在实际测 量系统中，经常通过测量待测信号频率达到测量其他参量的目的。本文简要介绍 了几种数字频率计的设计方案，其中基于单片机的数字频率计设计方案，具有硬 件简单、易于调试、扩展能力强等优点。
本文设计的数字频率计采用脉冲数定时测频法测量频率。数字频率计以单片 机为核心，主要分为放大电路、波形变换和整形电路、分频电路、单片机和数据 显示电路组成，设计以单片机为核心，被测信号先进入信号放大电路进行放大， 再被送到波形整形电路整形，把被测的正弦波或者三角波整形为方波。利用单片 机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。编写相应的程序可以使单片机 自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示。
基于单片机的数字频率计的设计
1前言频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。
由于频率信号抗干扰性强，易于传输，因此可以获得较高的测量精度。
随着数字电子技术的发展，频率测量成为一项越来越普遍的工作，测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。
1.1频率计概述数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。
它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。
它的基本功能是测量正弦信号、方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。
在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。
传统的频率计采用测频法测量频率，通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成，产品不但体积大，运行速度慢而且测量低频信号不准确。
本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计，测量准确度高，响应速度快，体积小等优点。
1.2频率计发展与应用在我国，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。
单片机作为最为典型的嵌入式系统，它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。
单片机已成为电子系统的中最普遍的应用。
单片机作为微型计算机的一个重要分支，其应用范围很广，发展也很快，它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术，应用范围十分广泛。
其中以AT89S52为内核的单片机系列目前在世界上生产量最大，派生产品最多，基本可以满足大多数用户的需要。
2 系统总体设计2.1测频的原理测频的原理归结成一句话，就是“在单位时间内对被测信号进行计数”。
被测信号，通过输入通道的放大器放大后，进入整形器加以整形变为矩形波，并送入主门的输入端。
由晶体振荡器产生的基频，按十进制分频得出的分频脉冲，经过基选通门去触发主控电路，再通过主控电路以适当的编码逻辑便得到相应的控制指令，用以控制主门电路选通被测信号所产生的矩形波，至十进制计数电路进行直接计数和显示。
基于单片机的简易频率计设计
基于单片机的简易频率计设计频率是电信号的基本参数之一，频率的测量在科学研究、工程应用、工业控制等领域具有重要价值。
单片机作为一种微型计算机，具有高性能、低功耗、易于编程等优点，因此，基于单片机的简易频率计设计具有实际的应用价值。
系统架构：基于单片机的简易频率计主要由单片机、信号源、频率计和显示模块组成。
其中，单片机是整个系统的核心，控制信号源的启动和停止，读取频率计的数据，并通过显示模块显示测量结果。
信号源：信号源是用来产生需要测量的交流信号。
一般可以使用函数发生器或信号发生器作为信号源。
频率计：频率计是用来测量交流信号的频率。
可以使用专用的频率计芯片，也可以使用单片机内部的计数器功能。
显示模块：显示模块用于显示测量结果。
可以使用LED显示屏、液晶显示屏等。
主程序：主程序主要负责控制整个系统的运行。
主程序需要初始化单片机和各个模块。
然后，主程序需要从频率计读取频率数据，并计算出频率值。
主程序需要将测量结果显示在显示模块上。
中断服务程序：中断服务程序用于处理外部中断事件，例如信号源的启动和停止。
当外部中断触发时，中断服务程序会执行相应的操作，例如启动或停止测量过程。
定时器程序：定时器程序用于控制测量周期和读取频率计数据的时间间隔。
定时器程序需要在主程序的控制下启动和停止。
测试环境：在实验室环境下进行测试，使用函数发生器作为信号源，输出不同频率的交流信号。
测试方法：将设计的频率计连接到函数发生器的输出端，启动频率计进行测量，并观察显示模块上的测量结果。
验证结果：经过测试和验证，基于单片机的简易频率计能够准确测量不同频率的交流信号，测量结果稳定可靠。
本文设计了一种基于单片机的简易频率计，该频率计具有结构简单、成本低、易于实现等优点。
通过测试和验证，该频率计能够准确测量不同频率的交流信号，具有实际的应用价值。
本设计可以为科学研究、工程应用、工业控制等领域提供一种实用的测量工具。
频率计是一种用于测量信号频率的电子仪器，被广泛应用于各种领域。
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基于单片机的数字频率计设计摘要频率信号具有抗干扰能力强、易于传输、测量精度高等优点，因此在实际测量系统中，经常通过测量待测信号频率达到测量其他参量的目的。
本文简要介绍了几种数字频率计的设计方案，其中基于单片机的数字频率计设计方案，具有硬件简单、易于调试、扩展能力强等优点。
本文设计的数字频率计采用脉冲数定时测频法测量频率。
数字频率计以单片机为核心，主要分为放大电路、波形变换和整形电路、分频电路、单片机和数据显示电路组成，设计以单片机为核心，被测信号先进入信号放大电路进行放大，再被送到波形整形电路整形，把被测的正弦波或者三角波整形为方波。
利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。
编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示。
关键词数字频率计，单片机，测量频率AbstractFrequency signal has a strong anti-jamming capability, easy to transport and the advantages of high measurement precision, so in the actual measuring system, often through measuring for the signal frequency achieve the purpose of measuring other parameters.This paper presents the design of digital frequency meter, focusing on many alternatives to microcontroller as control core,Realize the digital frequency for frequency measurement project design，its hardware design is simple and easily debugging,and has expansion ability.Selected design ideas which directly measuring frequency law in the high-band and testing cycle law in the low-band.The hardware partially is composed by enlarged circuit ,the profile transformation and the reshaping circuit ,the gate at the base control circuits ,sub-frequency circuits,the microcontroller and the date display electrice cricuit; The software design is achieved by many functional modules,such as the signalIfrequency measurement module,the signal cycle survey module,timer interruption of service module,the data display module and so-on. Achieving counting function and conversion between cycle and frequency by using control functions and mathematics operation ability of microcontroller.Like these the survey scope can achieve1HZ--10MHZ.Key Words digital frequency meter, microcontroller, frequency measurements目录摘要 (I)Abstract (I)目录 ...................................................................................................................... I I 1绪论 ............................................................................................................ - 1 -1.1课题研究背景及意义 ................................................................................ - 1 -1.2市场频率计厂商介绍 ................................................................................ - 3 -1.3数字频率计设计的任务与要求 ................................................................ - 4 -2测频方法选择 ............................................................................................ - 5 -2.1测频方法设计的几种方案 ........................................................................ - 5 -2.2几种方案的优劣讨论 ................................................................................ - 6 -2.3本次设计采用的方案 ................................................................................ - 6 -3数字频率计的硬件电路设计 .................................................................... - 7 -3.1数字频率计的硬件系统框架 .................................................................... - 7 -3.2单片机电路设计 ........................................................................................ - 8 -3.3放大整形电路 .......................................................................................... - 17 -3.4显示电路的设计 ...................................................................................... - 26 -3.5数字频率计的分频电路的设计 .............................................................. - 30 -3.6数字频率计电源模块的设计 .................................................................. - 33 -4数字频率计软件程序设计 ...................................................................... - 35 -4.1软件设计规划 .......................................................................................... - 35 -4.2定时器设计 .............................................................................................. - 36 -4.3程序流程图设计 ...................................................................................... - 37 -4.4主程序 ...................................................................................................... - 38 -基于单片机的数字频率计设计5结论 .......................................................................................................... - 41 -致谢 .............................................................................................................. - 42 -参考文献 ........................................................................................................ - 43 -附录一翻译 .................................................................................................. - 44 -附录二程序 .................................................................................................. - 51 -附录三数字频率计原理图 .......................................................................... - 54 -基于单片机的数字频率计设计1绪论1.1课题研究背景及意义数字频率计是一种基础测量仪器，到目前为止已有30多年的发展史。