单片机数字频率计设计
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。
单片机数字频率计课程设计
单片机数字频率计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握单片机的基本原理，理解数字频率计的工作机制。
2. 使学生能够运用单片机编程实现数字频率计的功能，包括计时、计数和显示。
3. 让学生了解数字频率计在实际应用中的重要性，如信号处理、电子测量等领域。
技能目标：1. 培养学生运用单片机进行数字频率计设计和编程的能力。
2. 培养学生运用相关软件（如Keil、Proteus等）进行电路仿真和调试的能力。
3. 提高学生的动手实践能力，学会在实际操作中发现问题、解决问题。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术和单片机编程的兴趣，培养其创新精神和实践能力。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性。
3. 增强学生的团队协作意识，学会在项目合作中相互支持、共同进步。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，要求学生在掌握理论知识的基础上，进行实际操作和项目实践。
学生特点：学生具备一定的单片机基础知识，对编程和电路设计有一定了解，但实际操作能力有待提高。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，以项目为导向，培养学生的动手实践能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够独立完成单片机数字频率计的设计和编程任务，达到课程目标所要求的具体学习成果。
二、教学内容1. 理论知识：- 单片机原理和结构：介绍单片机的内部组成、工作原理及性能特点。
- 数字频率计原理：讲解频率的概念、测量原理及其在电子测量中的应用。
- 编程语言：回顾C语言基础知识，重点掌握单片机编程相关语法。
2. 实践操作：- 电路设计：学习使用Proteus软件设计数字频率计电路，包括单片机、计数器、显示模块等。
- 程序编写：运用Keil软件编写数字频率计程序，实现计数、计时和显示功能。
- 仿真调试：在Proteus环境下进行电路仿真，调试程序，确保其正常运行。
3. 教学大纲：- 第一周：回顾单片机原理和结构，学习数字频率计原理。
基于51单片机的频率计设计报告
基于51单片机的频率计设计报告
在该设计报告中，我将介绍基于51单片机的频率计的设计原理、硬件设计和软件设计。
设计原理：
频率计是一种用于测量信号频率的仪器。
基于51单片机的频率计的设计原理是利用单片机的定时计数器来测量输入信号的脉冲个数，然后将脉冲个数转换为频率。
硬件设计：
硬件设计主要包括输入信号的采集电路、计数电路和显示电路。
输入信号的采集电路使用一个比较简单的电路，包括一个电阻和一个电容，用于将输入信号转换为脉冲信号。
计数电路使用单片机的定时计数器来进行计数。
在这个设计中，我们使用TIMER0和TIMER1作为计数器，分别用于测量输入信号的高电平时间和低电平时间，然后将两个时间相加得到一个完整的周期，再根据周期反推频率。
显示电路使用一个LCD模块来显示测量得到的频率。
在这个设计中，我们使用IO口将计算得到的频率发送给LCD模块，通过LCD模块来显示频率。
软件设计：
软件设计主要包括信号采集、脉冲计数和频率计算。
信号采集主要通过定时器的中断来进行。
在采集到一个脉冲之后，中
断程序会使计数器加1
脉冲计数是通过对输入信号高电平时间和低电平时间计数来完成的。
在脉冲计数的过程中，我们需要启动TIMER0和TIMER1，并设置正确的工
作模式和计数值。
频率计算是通过将高电平时间和低电平时间相加得到一个完整的周期，然后再根据周期反推频率来完成的。
最后，将计算得到的频率发送给LCD
模块进行显示。
总结：。
单片机频率计的设计方案
3.5 显示电路
我们测量的频率最终要显示出来八段LED数码管显示器由8个发光二极管组成。基中7个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个圆点形的发光管在数码管显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部份英文字母。LED数码管显示器有两种形式：一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED数码管显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED数码管显示器。如下图所示。共阴和共阳结构的LED数码管显示器各笔划段名和安排位置是相同的。当二极管导通时，对应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。8个笔划段hgfedcba对应于一个字节（8位）的D7、D6、D5、。D4、D3、D2、D1、D0，于是用8位二进制码就能表示欲显示字符的字形代码。
2.2方案论证
方案一：本方案主要以单片机为核心，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，把被测得正弦波或者三角波为方波。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。
方案二：本方案使用大量的数字器件，被测量信号放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号，其频率于被测信号的频率相同。同时时基电路提供标准时间基准信号，其高电平持续时间1s，当1s信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始计数，直到1s信号结束闸门关闭，停止计数。若在闸门时间1s计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率FX=NHZ。逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲，是显示器上
在AT89S51提供以下标准功能：4K字节的Flash闪存，128字节的RAM,32个I/O线，看门狗定时器，两个数据指针，两个16位定时器/计数器，5向量两级中断结构，全双工串行端口，片上振荡器和时钟电路。此外，AT89S51设计的静态逻辑操作到零频率和支持两种软件可选电模式。
单片机频率计课程设计
单片机频率计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解单片机的基本原理，掌握其内部结构和功能。
2. 学生能掌握频率计的设计原理，理解并运用相关电路知识。
3. 学生能了解并掌握编程语言在单片机应用中的基本使用方法。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计并搭建一个简单的单片机频率计电路。
2. 学生能编写程序，实现对频率计的功能控制，进行基本的数据测量。
3. 学生能通过实验过程，培养动手操作能力、问题解决能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对单片机及电子技术的兴趣，激发创新思维。
2. 学生能认识到单片机技术在现实生活中的应用价值，增强学以致用的意识。
3. 学生在课程实践过程中，培养严谨、细致的科学态度，提高对科学研究的尊重和热爱。
课程性质分析：本课程为实践性较强的电子技术课程，旨在通过单片机频率计的设计与实现，使学生在实践中掌握单片机技术的基本原理和应用。
学生特点分析：学生处于高年级阶段，已具备一定的电子技术基础知识，具有较强的学习能力和动手能力，对实际操作有较高的兴趣。
教学要求分析：根据课程性质和学生特点，要求课程目标具体、可衡量，注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力和创新思维能力。
通过分解课程目标为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本课程教学内容围绕单片机频率计的设计与实现，结合以下章节进行组织：1. 单片机基础理论：介绍单片机的内部结构、工作原理和功能特点，重点讲解单片机的时钟系统、I/O口控制、中断系统等基础知识。
2. 频率计原理：讲解频率计的基本原理，包括信号发生器、计数器、时钟脉冲等组成部分，以及频率测量的基本方法。
3. 电路设计与搭建：指导学生运用所学知识，设计并搭建一个简单的单片机频率计电路，包括单片机选型、外围电路设计、元器件选型等。
4. 编程与调试：教授编程语言基础，如C语言、汇编语言等，指导学生编写单片机程序，实现对频率计的功能控制，并进行程序调试。
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51单片机数字频率计的设计
基于51单片机数字频率计的设计在电子技术领域中，频率计是一种常见的测试仪器，它可以用来测量信号的频率。
在本文中，我们将通过介绍基于51单片机数字频率计的设计实现来了解它的工作原理和设计流程。
1. 确定设计需求在进行任何项目之前，我们需要明确自己的设计需求。
对于频率计而言，它的主要需求就是准确地测量信号的频率。
因此，我们需要确定我们需要测量的频率范围和精确度。
2. 确定硬件设计在确定了设计需求之后，我们需要确定硬件设计。
对于数字频率计而言，它需要一个计数器来计算信号的脉冲数量。
在本设计中，我们采用74LS90计数器芯片来实现计数功能。
我们还需要一个51单片机来读取计数器的计数值，并将其转换为对应的频率值。
另外，我们还需要硬件板、LCD显示屏、按键等元件来搭建数字频率计的电路结构。
3. 确定软件设计硬件设计完成后，我们需要开发相应的软件来实现我们的需求。
在本设计中，我们使用KEIL C51软件来编写51单片机的程序。
编写软件的主要步骤是读取计数器计数值、计算出对应的频率值、将频率值显示在LCD屏幕上，并实现按键控制。
我们需要将这些步骤按照程序流程依次实现。
4. 进行测试在软件编写完成后，我们需要对数字频率计进行测试，以确保其满足我们的需求。
我们可以使用信号发生器给数字频率计输入不同频率的信号，然后观察LCD屏幕上显示出来的相应频率值是否准确。
如果测试结果不满足我们的需求，则需要对硬件或软件进行优化或调试，直到数字频率计能够正常工作为止。
总之，基于51单片机的数字频率计设计是一个较为简单的电子设计项目。
通过上述步骤的详细介绍，我们了解了数字频率计的设计流程和工作原理，并明确了设计中需要注意的细节和注意事项。
希望能够对大家理解数字频率计的设计过程有所帮助。
基于单片机的频率计的设计
基于单片机的频率计的设计一、频率计的基本原理频率是指单位时间内信号周期性变化的次数。
频率计的基本原理就是在一定的时间间隔内对输入信号的脉冲个数进行计数，从而得到信号的频率。
常用的测量方法有直接测频法和间接测频法。
直接测频法是在给定的闸门时间内测量输入信号的脉冲个数，计算公式为：频率＝脉冲个数／闸门时间。
这种方法适用于测量高频信号，但测量精度会受到闸门时间和计数误差的影响。
间接测频法是先测量信号的周期，然后通过倒数计算出频率。
其适用于测量低频信号，但测量速度较慢。
在实际设计中，通常会根据测量信号的频率范围选择合适的测量方法，或者结合两种方法来提高测量精度和范围。
二、系统硬件设计1、单片机选型在基于单片机的频率计设计中，单片机是核心控制部件。
常用的单片机有 51 系列、STM32 系列等。
选择单片机时需要考虑其性能、资源、价格等因素。
例如，对于测量精度和速度要求不高的应用，可以选择51 单片机；而对于复杂的系统，可能需要选择性能更强的 STM32 单片机。
2、信号输入电路为了将输入信号接入单片机，需要设计合适的信号输入电路。
一般需要对输入信号进行放大、整形等处理，使其成为标准的脉冲信号。
常见的整形电路可以使用施密特触发器来实现。
3、显示电路频率计的测量结果需要通过显示电路进行显示。
常用的显示器件有液晶显示屏（LCD）和数码管。
LCD 显示效果好，但驱动较为复杂；数码管显示简单直观，驱动相对容易。
4、时钟电路单片机需要一个稳定的时钟信号来保证其正常工作。
时钟电路可以采用外部晶振或内部振荡器，根据系统的精度和稳定性要求进行选择。
5、复位电路为了确保单片机在系统启动时能够正常初始化，需要设计复位电路。
复位电路可以采用上电复位和手动复位两种方式。
三、系统软件设计1、主程序流程系统启动后，首先进行初始化操作，包括设置单片机的工作模式、初始化显示、设置定时器等。
然后进入测量循环，等待输入信号，在给定的闸门时间内进行计数，并计算频率，最后将结果显示出来。
基于51单片机的数字频率计设计
基于51单片机的数字频率计一、设计说明1.数字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。
本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率，采用一个1602A LCD显示器动态显示6位数。
测量范围从1Hz—10kHz的正弦波、方波、三角波，时基宽度为1us,10us,100us,1ms。
用单片机实现自动测量功能。
基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。
它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。
2.频率测量仪的设计思路与频率的计算频率测量仪的设计思路主要是：对信号分频，测量一个或几个被测量信号周期中已知标准频率信号的周期个数，进而测量出该信号频率的大小，其原理如右图所示。
若被测量信号的周期为，分频数m1，分频后信号的周期为T，则：T=m1Tx。
由图可知：T=NTo（注：To为标准信号的周期，所以T为分频后信号的周期，则可以算出被测量信号的频率f。
）由于单片机系统的标准频率比较稳定，而是系统标准信号频率的误差，通常情况下很小；而系统的量化误差小于1，所以由式T=NTo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。
3.设计原理及系统分析基本设计原理：直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。
它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。
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。
其中脉冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号，其重复频率等于被测频率fx。
时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号，若其周期为1s，则门控电路的输出信号持续时间亦准确地等于1s。
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AT89C51单片机的频率计设计
基于AT89C51单片机的频率计设计频率计是一种测量信号频率的仪器。
在工业自动化、仪器仪表和电子实验等领域广泛应用。
本文将基于AT89C51单片机设计一个简单的频率计。
一、设计原理频率计的工作原理是通过计数单位时间内输入信号的脉冲数量，并将其转化为频率进行显示。
本设计使用AT89C51单片机作为控制核心，采用外部中断引脚INT0作为计数脉冲输入口，通过对计数器的计数值进行处理，最终转化为频率并在LCD1602液晶屏上进行显示。
二、硬件设计硬件电路主要包括AT89C51单片机、LC1602液晶显示屏、脉冲输入引脚INT0，以及供电电路等。
其中，AT89C51单片机的P0口用于与LC1602液晶屏的数据口连接，P2口用于与液晶屏的控制口连接。
脉冲输入引脚INT0连接到外部信号源，通过中断请求实现计数器的计数功能。
液晶显示屏的VDD和VDDA引脚接5V电源，VSS和VSSA引脚接地，RW引脚接地，RS引脚接P2.0，E引脚接P2.1，D0-D7引脚接P0口。
三、软件设计软件设计主要包括初始化设置、中断服务程序、计数器计数和频率转换、液晶屏显示等模块。
1.初始化设置：首先设置P0和P2为输出端口，中断引脚INT0为外部触发下降沿触发中断，计数器为初始值0。
2.中断服务程序：中断服务程序负责处理外部脉冲输入引脚INT0的中断请求。
每当INT0引脚检测到下降沿时，计数器加13.计数和频率转换：在主函数中，通过读取计数器的值并根据单位时间计算频率。
通过AT89C51单片机的定时器模块，我们可以设置一个单位时间进行计数。
在单位时间结束后，将计数器的值除以单位时间得到频率。
4.液晶屏显示：通过P0口向液晶屏的数据口发送频率值，并通过P2口向液晶屏的控制口发送控制信号，完成频率的显示。
四、测试结果将生成的二进制固件烧录到AT89C51单片机中，将脉冲信号输入到INT0引脚，即可在LCD1602液晶显示屏上看到实时的频率值。
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。
数字频率计(51单片机)
数字频率计(51单片机)数字频率计（51单片机）数字频率计（Digital Frequency Counter）是一种常用的电子测量仪器，可用于测量信号的频率。
在本文中，我们将介绍如何使用51单片机实现一个简单的数字频率计。
一、原理简介数字频率计的基本原理是通过计算信号波形周期内的脉冲数来确定频率。
在实际应用中，我们通常使用51单片机作为微控制器，通过计数器和定时器模块来实现频率计算。
二、硬件设计1.信号输入首先，我们需要将待测信号输入到频率计中。
可以使用一个输入接口电路，将信号连接到51单片机的IO口上。
2.计时模块我们需要使用51单片机的定时器/计数器来进行计时操作。
在这里，我们选择使用定时器0来进行计数，同时可以利用定时器1来进行溢出次数的计数，以扩展计数范围。
3.显示模块为了显示测量结果，我们可以使用数码管、LCD液晶显示屏等显示模块。
通过将结果以可视化的方式呈现，方便用户进行观察和读数。
三、软件设计1.定时器配置首先，我们需要对定时器进行配置，以确定计时器的计数间隔。
通过设置定时器的工作模式、计数范围和时钟频率等参数，可以控制定时器的计数精度和溢出时间。
2.中断服务程序当定时器溢出时，会触发中断，通过编写中断服务程序，实现对计数器的相应操作，例如将计数值累加，记录溢出次数等。
3.数字频率计算根据计数器的值和溢出次数，我们可以计算出信号的频率。
通过简单的公式计算，即可得到测量结果。
四、实验步骤1.搭建硬件电路，将待测信号连接到51单片机的IO口上，并连接显示模块。
2.根据硬件设计要求，配置定时器的工作模式和计数范围。
3.编写中断服务程序，实现对计数器的相应操作。
4.编写主程序，实现数字频率计算和显示。
5.下载程序到51单片机，进行测试。
五、实验结果与分析通过实验，我们可以得到信号的频率测量结果，并将结果以数码管或LCD屏幕的形式进行显示。
通过对比实际频率和测量频率，可以评估数字频率计的准确性和稳定性。
基于单片机的数字频率计的设计(毕业设计)
➢ 本设计是基于学过的单片机技术和C语言，设计的一种 数字式量程自动切换频率计数器，该频率计具有操作简 单方便、响响应速度快、体积小等一系列优点，可以及 时准确的测量低频信号频率。
论文主体结构
总系统设计与分析 单元电路设计与分析 总设计仿真与调试 结论与谢词
10V，频率为1KHz，输出结果如上。图(b)为输入方波信号时的情
况，由仿真结果看出输出为矩形脉冲信号。其中，直流电源为
+5V，频率为1KHz，输出结果如上所示。由仿真结果看出，所设
总系统设计与分析
❖ 1.1 设计内容
利用电源、单片机、放大整形电路及LED数码管显示等模块，设计 一个简易的频率计能够较精确的测量出被测信号的频率。 参数要求如 下： 1．测量范围为：1HZ—200KHZ； 2．用四位数码管动态显示测量值； 3．能根据输入信号按2KHz、20KHz、200KHz三种档位自动切换量程； 4. 能测量正弦波、方波、三角波等多种波形信号的频率值。
数码管显示电路原理图
LED档位指示原理电路
总设计仿真与调试
❖ 3.1电源电路的仿真
由所设计的电源电路图得到的仿真结果如下：
(a)
(b)
(c)
(d)
电源电路仿真结果
•仿真结果分析
•上图为所设计的电源电压仿真结果，其中(a)为变压器输入电压 220V，频率为50Hz；(b)为变压器输出电压17V，通过之前分析计 算，要求变压器输出电压大于等于17V，由(b)仿真结果看出，满足 要求；(c)为滑动变阻器最小时的输出电压20.6V；(d)为滑动变阻器 最大的的输出电压1.28V，所设计的直流电源电压范围为5V~15V， 由(c)和(d)看出，输出电压也满足要求。由此可得，所设计的直流 稳压电源满足设计目的。
51单片机设计数字频率计的代码
51单片机设计数字频率计的代码前言本文档将介绍如何使用51单片机设计数字频率计的代码。
数字频率计是一种测量信号频率的仪器，通过测量信号周期的倒数来计算频率。
在本文中，我们将使用51单片机来实现这个功能。
硬件准备*51单片机开发板*串口调试助手*信号源代码实现步骤1.引入头文件首先，在代码开头引入51单片机所需的头文件，包括re g51.h、s t di o.h和se ri al.h。
#i nc lu de<r eg51.h>#i nc lu de<s td io.h>#i nc lu de<s er ia l.h>2.定义全局变量我们需要定义一些全局变量来存储计数器的值和频率值。
u n si gn ed in tc ou nt=0;u n si gn ed lo ng fr equ e nc y=0;3.初始化串口使用串口调试助手来与单片机进行通信，需要在代码中初始化串口模块。
v o id in it_s er ia l(){T M OD&=0x0F;T M OD|=0x20;S C ON=0x50;T H1=0x FD;T L1=TH1;T R1=1;}4.中断服务函数我们需要定义一个中断服务函数来处理定时器溢出中断。
在每次溢出时，计数器将自增，并计算频率值。
v o id in te rr up t_han d le r()i nt er ru pt1{i f(T F0==1){T F0=0;c o un t++;i f(c ou nt>=1000){f r eq ue nc y=(1000/c o un t)*1000;c o un t=0;}}}5.主函数在主函数中，我们需要进行一些初始化操作，包括初始化串口和定时器。
v o id ma in(){i n it_s er ia l();E A=1;T M OD&=0x F0;T M OD|=0x01;T H0=0x FC;T L0=TH0;E T0=1;T R0=1;w h il e(1){p r in tf("当前频率：%lu Hz\n",fr eq ue n cy);}}6.编译和下载代码将代码编译生成h ex文件，并下载到51单片机开发板中。
基于51单片机的频率计的设计讲解
基于51单片机的频率计的设计讲解频率计是一种测量信号频率的仪器。
基于51单片机的频率计设计能够实现对不同频率信号的测量，具有简单、可靠、价格低廉的优势。
本文将详细介绍基于51单片机的频率计的设计原理、电路设计和程序设计。
设计原理：基于51单片机的频率计的设计原理主要包括输入信号的检测和计数、计数值显示和频率计算。
当外部信号输入到单片机的输入引脚时，单片机通过计数器对输入信号的波形进行计数，计数值与输入信号的频率成正比。
通过将计数值转换为频率值，并在显示屏上显示，即可实现对输入信号频率的测量。
电路设计：输入电路：输入电路主要负责将外部信号通过耦合电容和电阻接入单片机的输入引脚。
在输入电路中，耦合电容的作用是将交流信号的AC分量通过，阻隔直流信号的DC分量。
电阻的作用是限制输入信号的幅值，防止单片机输入引脚的过大电流。
计数电路：计数电路是基于51单片机的频率计的核心部分，主要由计数器和时钟发生器组成。
计数器负责对输入信号的波形进行计数，时钟发生器负责提供计数脉冲。
计数器的选择应根据所需测量范围来确定，通常使用定时器/计数器来实现。
显示电路：显示电路主要由数码管和驱动电路组成。
通过将计数值转换为对应的数字，并将数字数据发送给数码管进行显示。
驱动电路负责控制数码管的亮度和显示方式。
程序设计：输入信号的采样：在程序中，通过定时器/计数器对输入信号进行采样，采样时间根据信号频率来确定。
采样得到的数据存储在特定的寄存器中，以供后续的计数和计算。
计数器的计数：通过对输入信号进行计数，得到计数值。
计数值的大小与输入信号的周期成反比，与输入信号频率成正比。
计数器的计数方式可以是边沿计数或脉冲计数，根据实际需求选择。
频率计算和显示：通过将计数值转换为频率值，并将频率值显示在数码管上。
频率计算可以采用简单的比例关系，如频率=计数值/计数时间。
将频率值转换为对应的数字，并通过驱动电路控制数码管的显示。
总结：基于51单片机的频率计通过对输入信号进行采样、计数、计算和显示，能够实现对不同频率信号的测量。
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。
基于AT89S52单片机的数字频率计课程设计
第一章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]。
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]。
1.3频率计设计内容利用电源、单片机、分频电路及数码管显示等模块，设计一个简易的频率计能够粗略的测量出被测信号的频率。
参数要求如下：1．测量范围10HZ—2MHZ；2．用四位数码管显示测量值；第二章系统总体方案设计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[3]。
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目录第一章摘要 (2)第二章系统总体方案设计 (2)2.1 总体思路设计 (2)2.2 测频原理 (3)第三章系统硬件设计 (4)3.1 AT89S51单片机引脚的介绍 (4)3.2 锁存器74HC573引脚的介绍 (6)3.3 译码器74HC138引脚介绍 (7)3.4 放大整形模块 (7)3.5 显示模块设计 (8)3.6 键盘电路设计 (9)3.7 复位电路和时钟产生电路设计 (10)3.8 +5V电源设计 (11)3.9 系统整体原理图 (13)第四章系统软件设计 (13)4.1 主程序流程图 (13)4.2子程序流程图 (14)4.2.1中断服务子程序 (14)4.2.2 显示子程序设计 (15)4.2.3量程转换程序 (16)第五章设计总结与心得体会 (17)参考文献 (19)附录 (20)1、源程序 (20)2、硬件电器总原理图 (25)第一章摘要在单片机技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，频率计的测量就显得更为重要，测量频率的方法有多种，其中基于单片机的数字频率计时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。
本次课程设计以AT89S51单片机为控制核心，应用AT89S51单片机、单片机的I/O端口外扩驱动器74HC573和74HC138、LED动态显示等实现对外部信号频率进行准确计数的设计。
电路图设计使用protel绘图软件完成，软件设计方面使用单片机汇编或C语言对各个模块进行编程，最后通过综合测试，实现满足要求的设计方案。
频率测量有两种方法：一是直接测频法，即在一定时间内测量被测信号的个数；而是测周法。
直接测频法适用于高频信号的频率测量，测周法适用于低频信号的频率测量。
关键词：单片机；频率计；测量第二章系统总体方案设计设计要求：使用单片机的定时器/计数器功能，设计频率测量装置。
（1）直接采用AT89S51单片机的I/O端口外扩驱动器,实现LED动态扫描驱动。
（2）采用6位数码管显示输入单片机的外部脉冲频率。
（3）当被测频率fx<100Hz时，采用测周法，显示频率XXX.XXX；当被测频率fx>100Hz 时，采用测频法，显示频率XXXXXX。
（4）利用键盘分段测量和自动分段测量。
（5）完成单脉冲测量，输入脉冲宽度范围是100µs-0.1s，低四位显示脉冲宽度，单位为µs。
2.1 总体思路设计以单片机AT89S51为核心，利用单片机AT89S51的计数/定时器（T1和T0）的功能来实现频率的计数，并且利用单片机的动态扫描把测出的数据送到数字显示电路显示。
利用74HC573驱动数码管，显示电路共由六位LED数码管组成，总体原理框图如图2.1所示。
图2.1 总体设计框图2.2 测频原理测量频率有测周法和测频法两种。
如图2.2和图2.3所示图2.2测周法 图2.3测频法(1)测频法（T 法）：通过测量脉冲宽度来确定速度，而脉冲宽度可用内部时钟脉冲数m 表示。
计算公式为：n=60f/2mp （n 为电机转速、f 为单片机内部时钟频率、m 为脉冲数、p 为码盘齿数），适用于低速场合。
(2)测周法（M 法）：是计数器在一定时间内对速度的脉冲数，其计算公式为：n=60N/PT （n 为电机转速、N 为脉冲个数、T 为采样周期、P 为码盘齿数），适用于高速场合。
(3)M/T 法是测周法和测频法的结合，在测速过程中，不仅测取速度脉冲的个数m1，同时测取高频时钟脉冲的个数m2，计算公式为：n=(60fm1/Pm2)（n 为电机转速、f 为时钟脉冲频率、P 为码盘齿数），此法在整个测速范围内都有较好的精度。
在以上三种方法中，从测量精度上看，T 法低速时精度最高，但随着转速的增加精度逐渐变差，而M 法在高速时精度较高，低速时精度较低，而M/T 法由于同时对外部脉冲和时钟脉冲计数，因而在整个转速范围内都有较高的精度，精度位于M 法和T 法之间，一般都能满足测量转速要求。
第三章系统硬件设计3.1 AT89S51单片机引脚的介绍应用AT89S51单片机应首先了解其引脚，并熟悉牢记各引脚功能。
目前AT89S51单片机多采用40个引脚的双列直插封装（DIP）式，如图3.1所示。
40个引脚按功能可分为如下3类1、电源及时钟引脚（1）VCC（40）脚：接+5V电源。
（2）GND（20）脚：接数字地。
（3）XTAL1（19脚）：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。
（4）XTAL2（18脚）：片内振荡器反相放大器的输入端。
2、控制引脚（1）RST：复位输入，晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位,正常工作时，此引脚为低电平。
（2）EA/Vpp：外部程序存储器访问允许控制端（3）ALE/PR O G: ALE为地址锁存信号输出端；PR O G为该引脚的第二功能，为编程脉冲输入端（4）PSEN:片外程序存储器的读选通信号，低电平有效3、I/O口引脚（1）P0口：8位，漏极开路的双向I/O口。
（2）P1口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
（3）P2口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
（4）P3口：8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻，具有第二功能。
12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940图3.1 AT89C51引脚图3.2 锁存器74HC573引脚的介绍112345678910112131415161718192074H C 573图3.2 74HC573引脚图74HC573是一款高速CMOS 器件，是一种带有三态门的8D 锁存器，74HC573的输入是和标准 CMOS 输出兼容的，加上拉电阻，他们能和 LS/ALSTTL 输出兼容。
当锁存使能端LE 为高时，器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步），当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。
引脚功能如下：OE 为三态允许控制端，低电平有效D1-D8为数据输入端 Q1-Q8为数据输出端 LE 为锁存控制端 GND 接地(0V) VCC 接电源电压3.3 译码器74HC138引脚介绍3211664587910111213141574H C 138图3.3 74HC138引脚图74HC138是一种3线-8线译码器，有三个数据输入端，经译码产生8种状态，其引脚图如图3.3所示。
当译码器的输入为某一固定编码时，其输出仅有一个固定的引脚输出为低电平，其余的引脚输出为高电平，而输出为低电平的引脚就作为某一锁存器芯片的片选端的控制信号。
引脚功能如下： A 、B 、C 为数据输入端E 1、E2、E3为片选输入端Y0-Y 7为数据输出端Vcc 接电源 GND 接地3.4 放大整形模块由于输入的信号可以是正弦波，三角波等。
而后面的计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路，在测量的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。
根据上述分析，整形电路由双运算放大器LM358、三极管9013、稳压管IN5233及一些电阻组成。
LM358与周围电阻构成迟滞比较器，外部信号经整形后从三极管的集电极输出给单片机的T1/P305口，具体整形电路如图3.4所示。
外 部P3.5图3.4 整形电路3.5 显示模块设计（1） 数码管介绍常见的数码管由七个条状和一个点状发光二极管管芯制成，叫七段数码管，根据其结构的不同，可分为共阳极数码管和共阴极数码管两种。
根据管脚资料，可以判断使用的是何种接口类型，两种数码管内部原理如图3.5所示。
驱动输入端阳极（公共端 COM ）驱动输入端阴极（公共端 COM ）图3.5数码管内部原理图LED 数码管中各段发光二极管的伏安特性和普通二极管类似，只是正向压降较大，正向电阻也较大。
在一定范围内，其正向电流与发光亮度成正比。
由于常规的数码管起辉电流只有1～2 mA ，最大极限电流也只有10～30 mA ，所以它的输入端在5 V 电源或高于TTL 高电平(3.5 V)的电路信号相接时，一定要串加限流电阻，以免损坏器件。
（2）频率显示电路及电路原理如下图所示，74HC573的8个输出口接电阻分别接到相应的数码管的8个段码线上，74HC138的6个输出口接电阻接三极管分别接到数码管的位选线上，数码管电路设计不加三极管驱动时，数码管驱动能力小，显示数值看不清，不便于频率值的测量，因此加入三极管9012进行数码管驱动。
本设计使用动态扫描数字显示电路来显示频率的大小，动态扫描就是指我们采用分时的办法，轮流控制各个显示器的COM 端，使各个显示器轮流点亮。
在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的（约1ms），但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。
本次设计使用6位数码管进行频率值显示，具体数码管显示电路如图3.6所示+5图3.6 数码管显示电路3.6 键盘电路设计由于键盘按键数目较少，因此选用独立式键盘。
独立式键盘采用一键一线，各键相互独立，每个按键各接一条I/O口线，通过检测I/O输入线的电平状态，可以很容易地判断哪个按键被按下。
上拉电阻保证按键释放时，输入检测线上有稳定的高电平。
键盘电路如图3.7所示+5V2P1.0P1.1图3.7 键盘电路3.7 复位电路和时钟产生电路设计复位电路和时钟电路是维持单片机最小系统运行的基本模块。
复位是单片机的初始化操作，只要给RESET 引脚加上2个机器周期以上的高电平信号，就可使单片机复位。
复位的主要功能是把PC 初始化为0000H ，使单片机从0000H 单元开始执行程序。
除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态，为摆脱死锁状态，也需按复位键重新启动。
在本次设计中选用手动复位，复位电路如图3.8所示。
+5V10u FST图3.8 手动复位电路除PC 之外，复位操作还对其它寄存器有影响，其复位状态如表3.2所示：由表可知，复位时，SP = 07H ；4个I/O 端口P0-P3的引脚均为高电平，这在某些控制应用中，要考虑到引脚的高电平对外部控制电路的影响。
时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。
因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。
单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。