基于51单片机的数字频率计毕业论文
【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。
数字频率计(51单片机)
自动化与电子工程学院单片机课程设计报告课程名称：单片机原理与应用学院：自动化与电子工程院专业班级：学生姓名：完成时间：报告成绩：评阅意见：评阅教师日期目录第1章数字频率计概述11.1数字频率计概述01.2数字频率计的基本原理01.3单脉冲测量原理1第2章课程设计方案设计12.1系统方案的总体论述12.2系统硬件的总体设计22.3处理方法2第3章硬件设计33.1单片机最小系统3第4章软件设计44.1系统的软件流程图44.2程序清单6第5章课程设计总结6参考文献7附录Ⅰ仿真截图8附录Ⅱ程序清单14第1章数字频率计概述1.1数字频率计概述数字频率计又称为数字频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器，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方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。
本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率，采用6个数码管显示6位十进制数。
测量范围从10Hz—5.5kHz，精度为1%，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。
它以测量频率的方法对方波的频率进行自动的测量。
1.2数字频率计的基本原理数字频率计最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T（如图1.1所示）。
图1.1 频率测量原理频率的测量实际上就是在1s时间内对信号进行计数，计数值就是信号频率。
用单片机设计频率计通常采用的办法是使用单片机自带的计数器对输入脉冲进行计数；好处是设计出的频率计系统结构和程序编写简单，成本低廉，不需要外部计数器，直接利用所给的单片机最小系统就可以实现。
缺陷是受限于单片机计数的晶振频率，输入的时钟频率通常是单片机晶振频率的几分之一甚至是几十分之一，在本次设计使用的AT89C51单片机，由于检测一个由“1”到“0”的跳变需要两个机器周期，前一个机器周期测出“1”，后一个周期测出“0”。
最新【毕业设计】基于51单片机和CPLD的等精度频率计
基于51单片机和CPLD的等精度频率计目录摘要 (1)1前言 (2)2 等精度频率测量原理分析 (3)2.1 等精度频率测量原理 (3)2.2 等精度频率测量的误差分析 (4)3 系统方案 (5)3.1 方案提出及比较 (5)3.2系统整体方案 (6)3.3单片机与CPLD连接方案 (7)3.4 单片机定时及数据处理方案 (8)3.5 CPLD计数方案 ...................................................... 错误！未定义书签。
4 方案实现........................................................................... 错误！未定义书签。
4.1 CPLD设计 .............................................................. 错误！未定义书签。
4.2单片机设计.............................................................. 错误！未定义书签。
4.3关键源代码分析...................................................... 错误！未定义书签。
5 仿真及测试....................................................................... 错误！未定义书签。
5.1仿真分析.................................................................. 错误！未定义书签。
5.2 测试结果与分析..................................................... 错误！未定义书签。
毕业设计(论文) 基于单片机的电子计数式频率计
附件16：毕业设计（论文）基于单片机的电子计数式频率计摘要基于AT89系列单片机的高精度频率计的设计方案，描述了它的系统组成、工作原理和软件设计。
此外，阐述了利用单片机实现测频法测量频率的方法，包括同步接口电路设计和测量原理。
该频率计采用单片机与频率测量技术相结合，利于测频测量法的实现和灵活的测量自动控制，并且大大提高了测量的精度。
本设计采用单片机作为控制和测量的核心器件，提高了系统的可靠性和灵活性。
采用场效应管与差分放大电路组成模拟输入通道，具有自动增益控制和良好的频响特性。
关键词：高精度；频率计；单片机ABSTRACTThe design idea about a high precision frequency measurement meter based on AT89S52 chip computer is introduced．The general designing，operational principle，and software flow are provided．In the paper, the method of synchronous multi-cycle frequency measurement with SCM is also discussed，including the Synchronous interface circuit and the measurement principle，It is easy to achieve the synchronous multi-cycle measurement，auto-control and high precision by applying SCM and the theory of frequency-measurement.Microcontroller is the key device in measuring and control in the system that improves its stability and flexibility. The input analog circuit, comprising low-noiseFET and differential amplifier( MC10116 )let it automatic gain control ( AGC ) and the fine frequency response character.Key words：high precision；frequency counter；Microcontroller目录摘要........................... 错误！未定义书签。
用51单片机完成等精度频率测量仪的设计毕业论文
(4）编写软件；
(5）系统调试，仿真。
2等精度频率计的原理与应用
2.1 等精度频率计的原理
频率计的核心为单片机对数据的运算处理，而此等精度测量方法是以同步门逻辑控制电路为核心的。同步门逻辑控制电路由D触发器构成。
基本频率测量要求：
幅度：0.5V～5V
频率：1Hz～500kHz
用51单片机完成等精度频率测量仪的设计毕业论文
1 绪 论
1.1 数字频率计简介
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，方波信号以及其他各种单位时间变化的物理量。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，精度高，显示直观，所以经常要用到数字频率计。
国际国通用数字频率计的主要技术参数：1．频率测量围：电子计数器的测频围，低端大部分从10Hz开始；高端则以不同型号的频率计而异。因此高端频率是确定低、中、高速计数器的依据。如果装配相应型号的变频器，各种类型的数字频率计的测量上限频率，可扩展十倍甚至几十倍。2．周期测量围：数字频率计最大的测量周期，一般为10s，可测周期的最小时间，依不同类型的频率计而定。对于低速通用计数器最小时间为1ys；对中速通用计数器可小到0.1ys。3．晶体振荡器的频率稳定度：是决定频率计测量误差的一个重要指标。可用频率准确度、日波动、时基稳定度、秒级频率稳定度等指标，来描述晶体振荡器的性能。4．输入灵敏度：输入灵敏度是指在侧频围能保证正常工作的最小输入电压。目前通用计数器一般都设计二个输入通道，即d通道和月通道。对于4通道来说，灵敏度大多为50mV。灵敏度高的数字频率计可达30mV、20mV。5.输入阻抗：输入阻抗由输入电阻和输入电容两部分组成。输入阻抗可分为高阻(1M／／25PF、500k／／30PF)和低阻(50)。一般说来，低速通用计数器应设计成高阻输入；中速通用计数器，测频围最高端低于100MHz，仍设计为高阻输入；对于高速通用计数器，测频＞100MHz， 设计成低阻 (50Q) 输入，测频＜100MHz，设计成高阻(500k／／30PF)输入。
基于51单片机的数字频率计
• 6、RESET/VPD（9脚）：复位信号输入端/备用电源输入 端；
单片机执行程序都是从地址0000H开始的，所以在进入系 统时必须对CPU进行复位，有时候程序运行错误或操作错 误，系统会处于锁死的状态为了摆脱这样的状态也必须对 单片机进行复位。
复位的方法比较简单：只要在RESET脚上加一个持续时 间为24个振荡周期（两个机器周期）的高电平就可以了。
• 7、EA/VPP（31脚）：内/外部ROM选择端； • 8、P0口（39-32脚）：双向IO口P00-P07（P0口无上拉
电阻，作输出用需要接上拉电阻）；
• 9、P1口（1-8脚）：准双向通用IO口； • 10、P2口（21-28脚）：准双向通用IO口； • 11、P3口（10-17脚）：准双向通用IO口；
环境干扰等因素。经实际多次测试频率在 等于1000Hz的时候最大相对误差达到0.1%， 符合误差要求。
• 实物图
2.3 显示模块
• 2.3.1 LCD1602简介
LCD1602是一种专门用来显示字母、数字、 符号等的点阵型液晶模块，它由若干个5X7 或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字 符位都可以显示一个字符，每位之间有一 个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到 了字符间距和行间距的作用。LCD1602是= 显示的内容为16X2，即可以显示两行，每 行16个字符液晶模块。
2.3.4 LCD1602地址
比如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接 写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？ 这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高 电平1,所以实际写入的数据应该40H+80H=C0H
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51单片机的数字频率计设计
毕业论文课题：基于单片机的数字频率计的设计摘要本方案主要以单片机为核心，主要分为时基电路，复位电路，显示电路三大部分，设计以单片机为核心，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。
本频率计设计简洁，便于携带，扩展能力强，适用范围广。
[关键词]单片机，运算，频率计，LED数码管。
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基于51单片机和CPLD技术数字频率计的设计
基于51单片机和CPLD技术数字频率计课题设计方案自动化09-9班李雄、张杰、马勇1 绪论测量频率是电子测量技术中最常见的测量之一。
不少物理量的测量, 如时间、速度等都涉及到或本身可转化为频率的测量。
目前, 市场上有各种多功能、高精度、高频率的数字频率计, 但价格不菲。
而在实际工程中, 并不是对所有信号的频率测量都要求达到非常高的精度。
本系统以单片机AT89C51为核心，采用自上向下的设计方法,设计了基于复杂可编程逻辑器件的数字频率计。
以AT89C51单片机作为系统的主控部件，完成电路的测试信号控制、数据运算处理、键盘扫描和控制数码管显示。
用VHDL语言编程，由CPLD(Complex Programmable Logic Device)完成各种时序控制及计数功能。
不仅能够测量正弦波、方波和三角波等信号的频率，而且还能对其他多种物理量进行测量。
该系统具有结构紧凑、可靠性高、测频范围宽和精度高等特点。
2 系统设计方案的选择常用的频率测量方案一下几种：①直接测频法：把被测频率信号经脉冲整形电路处理后加到闸门的一个出入端，只有在闸门开通时间T（以秒计）内，被计数的脉冲送到十进制计数器进行计数；设计数器的值为N，则可得到被测信号频率为f=N/T，经分析，本测量在低频率的相对测量误差较大，即在低频段不能满足本设计的要求。
②组合测频法：这种方法可以在一定程度上弥补方法（1）中的不足，但是难以确定最佳分测点，且电路实现较复杂。
③倍频法：是指把频率测量范围分成多个频段，使用倍频技术，根据频段设置倍频系数，将经整形的低频信号进行倍频后在进行测量，对高频段则直接进行测量。
倍频法较难实现。
④等精度测频法：其实现方式可用图2.1来说明。
图中，预置门控信号是宽度为TPR的一个脉冲，CNT1和CNT2是两个可控计数器。
标准频率信号从CNT1的时钟输出端CLK输入，其频率为fs，经整形后的被测信号从CNT2的时钟输入端CLK输入，设其实际频率为fx；当预置门控信号为高时，经整形后的被测信号的上升沿通过D触发器的Q端同时启动计数器CNT1和CNT2。
基于51单片机的数字频率计毕业设计论文
基于51单片机的数字频率计毕业论文目录第1节引言 (2)1.1数字频率计概述 (2)1.2频率测量仪的设计思路与频率的计算 (2)1.3基本设计原理 (3)第2节数字频率计（低频）的硬件结构设计 (4)2.1系统硬件的构成 (4)2.2系统工作原理图 (4)2.3AT89C51单片机及其引脚说明 (5)2.4信号调理及放大整形模块 (7)2.5时基信号产生电路 (7)2.6显示模块 (8)第3节软件设计 (12)3.1 定时计数 (12)3.2 量程转换 (12)3.3 BCD转换 (12)3.4 LCD显示 (12)第4节结束语 (13)参考文献 (14)附录汇编源程序代码 (15)第1节引言本应用系统设计的目的是通过在“单片机原理及应用”课堂上学习的知识，以及查阅资料，培养一种自学的能力。
并且引导一种创新的思维，把学到的知识应用到日常生活当中。
在设计的过程中，不断的学习，思考和同学间的相互讨论，运用科学的分析问题的方法解决遇到的困难，掌握单片机系统一般的开发流程，学会对常见问题的处理方法，积累设计系统的经验，充分发挥教学与实践的结合。
全能提高个人系统开发的综合能力，开拓了思维，为今后能在相应工作岗位上的工作打下了坚实的基础。
1.1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。
毕业设计单片机数字频率计
1绪论频率测量在科技研究和实际应用中的作用日趋重要。
传统的频率计通采纳组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成，产品不但体积较大，运行速度慢，而且测量低频信号时不宜直接利用。
频率信号抗干扰性强、易于传输 ,能够取得较高的测量精度。
同时 ,频率测量方式的优化也愈来愈受到重视.并采纳 AT89C51 单片机和相关硬软件实现。
MCS—51系列单片机具有体积小，功能强，性能价钱比较高等特点，因此被普遍应用于工业操纵和智能化仪器，仪表等领域。
咱们研制的频率计以89c51单片机为核心，具有性能优良，精度高，靠得住性好等特点。
实现一个宽频域，高精度的频率计，一种有效的方式是：在高频段直接采纳频率法，低频段采纳测周法。
一样的数字频率计本身无计算能力因此难以利用测周发，而用89c51单片机组成的频率计却很容易做到这一点。
对高频段和低频段的划分，会直接阻碍测量精度及速度。
经分析咱们将f=1MHz做为高频，采纳直接测频法；将f=1Hz做为低频，采纳测周期法。
为了提高测量精度，咱们又对高低频再进行分段。
以89C51单片机为操纵器件的频率测量方式，并用C语言进行设计，采纳单片机智能操纵，结合外围电子电路，得以高低频率的精度测量。
最终实现多功能数字频率计的设计方案，依照频率计的特点，可普遍应用于各类测试场所。
在基础理论和专业技术基础上，通过对数字频率计的设计，用十进制数字来显示被测信号频率的测量装置。
以精准迅速的特点测量信号频率，在本设计在实践理论上锻炼提高了自己的综合运用知识水平，为以后的开发及科研工作打下基础。
表1 频率测量方式直读法又称无源网络频率特性测量法;比较法是将被测频率信号与已知频率信号相较较 ,通过观、听比较结果 ,取得被测信号的频率;电容充放电式计数法是利用电子电路操纵电容器充放电的次数 ,再用电磁式仪表测量充放电电流的大小 ,从而测出被测信号的频率值;电子计数法是依照频率概念进行测量的一种方式 ,它是用电子计数器显示单位时刻内通过被测信号的周期个数来实现频率的测量。
毕业设计：基于单片机的频率计设计
毕业设计〔论文〕题目：基于单片机的频率计设计学生姓名：廖承润学号：学部〔系〕：信息学部专业年级：光信1班指导教师：赵真职称或学位：副教授2015年5 月20 日目录目录 (I)摘要....................................................... I II ABSTRACT....................................................... I V 第一章绪论. (1)1.1频率计概述 (1)1.2频率计发展现状及研究概况 (1)1.3本课题研究背景及主要研究意义 (2)数字频率计的种类 (2)第二章数字频率计的结构设计 (4)控制电路 (4)2.2单片机部分 (5)2.3数据显示电路 (6)2.4软件设计流程图 (9)第三章频率测量原理 (10)3.1测量频率的原理 (10)3.2直接测频法 (10)第四章系统设计 (11)4.1功能实现 (11)4.2硬件部分设计 (11)4.2.1 信号放大电路 (11)4.2.2 单片机AT89C52 (12)4.2.3 测量数据显示电路 (13)4.3硬件电路工作过程 (14)4.3.1 直接测频法的工作流程 (15)第五章数字频率计的设计与仿真 (17)电路的设计 (17)电路设计的内容和方法 (17)电路设计的步骤 (18)5.2数字频率计的仿真 (19)第六章减小误差措施及扩展方面 (23)减小误差措施 (23)扩展方面 (23)6.3功能上的完善 (24)6.3.1 增加键盘控制 (24)6.3.2 实现自动量程转换 (24)6.3.3 液晶显示器〔LCD〕进行数据的显示 (24)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 (28)1硬件设计原理图： (28)2数字频率计测量频率程序： (29)基于单片机的频率计设计摘要本文提出设计数字频率计的方案，重点介绍以单片机AT89C52为控制核心，实现频率测量的数字频率设计。
基于51单片机数字频率计的设计与开发
摘要在电子技术中，频率是最大体的参数之一，而且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分紧密的关系，因此频率的测量就显得更为重要。
测量频率的方式有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、利用方便、测量迅速，和便于实现测量进程自动化等优势，是频率测量的重要手腕之一。
电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在必然闸门时刻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。
直接测频法适用于高频信号的频率测量，间接测频法适用于低频信号的频率测量。
本文论述了基于通用集成电路设计了一个简单的数字频率计的进程。
关键词：频率，信号，周期AbstractIn electronic technology,the frequency is the most basic one of the parameters,andwith a number of electrical parameters of the measurement program,measurement more important,There are several ways of mesuring frequency,in which electronic counter the frequency with high precision,easy to use ,quick measurements,and is easy to realize the advatages of automaion of measurement process is an important means of frequency Counter Frequency Measurement There are two ways:First,the directfrequency measurement method,thatis,the gate in a certain period of time measured the number of measured signal pulse;2is indirect frequency measurement method,such as cycle frequency measurement frequency measurement method for high-frequency signals offrequency measurement,indirect frequency measurement method for low-frequency signald of frequency this paper,based on a commom integrated circuit design of a simple digital frequency meter process.Key words:frequency,signal,period目录摘要 (Ⅰ)一、引言（一）数字频率计概述 (1)（二）问题提出 (1)（三）设计思想 (1)二、方案论证与比较（一）方案选择 (2)一、整体方案比较 (2)二、测频方案比较 (2)（二）测频原理 (2)三、数字频率计设计（一）数字频率计原理 (4)一、数字频率计的大体组成 (4)二、数字频率计的要紧技术指标 (5)（二）数字频率计的设计 (5)一、硬件电路设计 (5)二、软件的设计 (7)3、软件仿真 (9)四、大体元器件的论述（一）AT89S52简介 (9)一、要紧功能特性 (10)二、引脚功能 (11)（二）555按时器 (11)一、555按时器及其应用 (11)二、施密特触发器 (12)五、终止语（一）总结 (13)致谢 (14)参考文献 (15)附录 (16)一、引言（一）数字频率计概述数字频率计是运算机，通信设备，音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。
基于单片机的频率计设计
内容摘要本设计采用的是脉冲宽度测量法实现对频率的测量，采用了MCS-51系列的单片机AT89C51和五个硬件电路。
单片机片内有两个独立的16位定时计数器,对被测信号进行分频后送入单片机,由单片机内部时钟12分频的脉冲信号对其测量,将测量的结果,经过运算后通过LED数码管显示出来。
本文设计的频率计就是基于上述设计思路，实现测量的数字化、自动化、智能化。
关键词：数字频率计；频率测量；周期测量；单片机控制目录0 前言 (1)1测量频率的方案及基本原理 (2)1.1数字频率计的测量方案选取 (2)1.2 测量频率的基本原理 (2)2频率计的整体设计思想及设计框图 (4)2.1系统总体设计要求 (4)2.2设计思想 (4)3系统的实现 (5)3. 1 硬件系统的组成 (5)3．2软件系统的设计 (10)4 被测信号的频率范围及其误差分析 (14)4.1 频率运算的基本方法 (14)4.2同步计数计时法 (16)4.3 连续采样的两种方法及其误差分析 (17) (22)4．4所测频率最大值fxmax4．5所测频率最小值f (22)xmin5 结论 (24)参考文献 (25)0 前言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。
一直以来，人们对频率计的特性主要有如下需求：（1）足够宽的频率测量范围；（2）高精度和高分辨率。
精度是指测量的准确程度，即仪器的读数接近实际信号频率的程度，精确度越高测量越准确。
分辨率表明很小的变化都能在仪器上显示出来，高分辨率可快速测出更小的漂移值和不稳定值。
长期以来，人们测量频率的方法有两大种类：直接测量频率法，间接测量频率法。
直接测量就是依据频率的定义对被测信号进行测量，即是单位时间内（通常是一秒）发出的脉冲个数，直接测量频率法在低频误差较大，不能满足设计要求。
间接测量频率法有多种，较常用的是周期测量频率法和脉冲宽度测量法，实际上周期测量和脉冲测量方法基本相同，本论文就是用的脉冲宽度测量法实现对频率的测量，他的特点是测量迅速、灵敏，结构简单，精度高，误差小。
基于51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2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。
若在一定的时间间隔T内累计周期性的重复变化次数N，则频率的表达式为式：频率计数器严格地按照Nf=T公式进行测频。
由于数字测量的离散性，被测频率在计数器中所记进的脉冲数可有正一个或负一个脉冲的1量化误差，在不计其他误差影响的情况下，测量精度将为：应当指出，测量频率时所产生的误差是由N和T俩个参数所决定的，一方面是单位时间内计数脉冲个数越多时，精度越高，另一方面T越稳定时，精度越高。
为了增加单位时间内计数脉冲的个数，一方面可在输入端将被测信号倍频，另一方面可增加T来满足，为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。
3、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。
4、分频模块：考虑单片机外部计数，使用12MHz时钟时，最大计数速率为500kHz，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。
5、显示模块：显示电路采用四位共阳极数码管动态显示，为了加大数码管的亮度，使用4个PNP三极管进行驱动，便于观测。
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。
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基于51单片机的数字频率计目录第1节引言 (2)1.1数字频率计概述 (2)1.2频率测量仪的设计思路与频率的计算 (2)1.3基本设计原理 (3)第2节数字频率计（低频）的硬件结构设计 (4)2.1系统硬件的构成 (4)2.2系统工作原理图 (4)2.3AT89C51单片机及其引脚说明 (5)2.4信号调理及放大整形模块 (7)2.5时基信号产生电路 (7)2.6显示模块 (8)第3节软件设计 (12)3.1 定时计数 (12)3.2 量程转换 (12)3.3 BCD转换 (12)3.4 LCD显示 (12)第4节结束语 (13)参考文献 (14)附录汇编源程序代码 (15)基于51单片机的数字频率计第1节引言本应用系统设计的目的是通过在“单片机原理及应用”课堂上学习的知识，以及查阅资料，培养一种自学的能力。
并且引导一种创新的思维，把学到的知识应用到日常生活当中。
在设计的过程中，不断的学习，思考和同学间的相互讨论，运用科学的分析问题的方法解决遇到的困难，掌握单片机系统一般的开发流程，学会对常见问题的处理方法，积累设计系统的经验，充分发挥教学与实践的结合。
全能提高个人系统开发的综合能力，开拓了思维，为今后能在相应工作岗位上的工作打下了坚实的基础。
1.1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。
1.2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1所示。
1图可知： T=NTo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（注：To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，通常情况可知，频率测量的误差主要下很小；而系统的量化误差小于1，所以由式T=NTo取决于N值的大小，N值越大，误差越小，测量的精度越高。
1.3 基本设计原理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。
所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间（1s）变化的次数。
若在一定时间间隔T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。
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fx的输出信号持续时间亦准确地等于1s。
闸门电路由标准秒信号进行控制，当秒信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。
秒信号结束时闸门关闭，计数器停止计数。
由于计数器计得的脉冲数N是在1秒时间的累计数，所以被测频率fx=NHz。
第2节 数字频率计（低频）的硬件结构设计2.1 系统硬件的构成本频率计的数据采集系统主要元器件是单片机AT89C51，由它完成对待测信号频率的计数和结果显示等功能，外部还要有分频器、显示器等器件。
可分为以下几个模块：放大整形模块、秒脉冲产生模块、换档模拟转换模块、单片机系统、LCD 显示模块。
各模块关系图如图2所示：图2 数字频率计功能模块2.2 系统工作原理图该系统工作的总原理图如图3所示：图3 数字频率计系统工作原理图显示时基电路倍频锁相放大整形单片机被测信号2.3 AT89C51单片机及其引脚说明89C51是一种高性能低功耗的采用CMOS工艺制造的8位微控制器，它提供下列标准特征：4K字节的程序存储器，128字节的RAM,32条I/O线，2个16位定时器/计数器, 一个5中断源两个优先级的中断结构，一个双工的串行口, 片上震荡器和时钟电路。
引脚说明：：电源电压·VCC·GND:地·P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，作为输出口用时，每个引脚能驱动8个TTL逻辑门电路。
当对0端口写入1时，可以作为高阻抗输入端使用。
当P0口访问外部程序存储器或数据存储器时，它还可设定成地址数据总线复用的形式。
在这种模式下，P0口具有部上拉电阻。
在EPROM编程时，P0口接收指令字节，同时输出指令字节在程序校验时。
程序校验时需要外接上拉电阻。
·P1口：P1口是一带有部上拉电阻的8位双向I/O口。
P1口的输出缓冲能接受或输出4个TTL逻辑门电路。
当对P1口写1时，它们被部的上拉电阻拉升为高电平，此时可以作为输入端使用。
当作为输入端使用时，P1口因为部存在）。
上拉电阻，所以当外部被拉低时会输出一个低电流（IIL·P2口：P2是一带有部上拉电阻的8位双向的I/O端口。
P2口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。
当向P2口写1时，通过部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。
作为输入口，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外）。
部信号拉低时会输出电流（IILP2口在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如MOVX ＠DPTR）时，P2口送出高8位地址数据。
在这种情况下，P2口使用强大的部上拉电阻功能当输出1时。
当利用8位地址线访问外部数据存储器时（例MOVX ＠R1）,P2口输出特殊功能寄存器的容。
当EPROM编程或校验时，P2口同时接收高8位地址和一些控制信号。
·P3口：P3是一带有部上拉电阻的8位双向的I/O端口。
P3口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。
当向P3口写1时，通过部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。
作为输入口，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（I）。
ILP3口同时具有AT89C51的多种特殊功能，具体如下表1所示:表1 P3口的第二功能·RST:复位输入。
当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。
·ALE/PROG:当访问外部存储器时，地址锁存允许是一输出脉冲，用以锁存地址的低8位字节。
当在Flash编程时还可以作为编程脉冲输出（PROG）。
一般情况下，ALE是以晶振频率的1/6输出，可以用作外部时钟或定时目的。
但也要注意，每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
·PSEN：程序存储允许时外部程序存储器的读选通信号。
当AT89C52执行外部程序存储器的指令时，每个机器周期PSEN两次有效，除了当访问外部数据存储器时，PSEN将跳过两个信号。
:外部访问允许。
为了使单片机能够有效的传送外部数据存储器从·EA/VPP0000H到FFFH单元的指令，EA必须同GND相连接。
需要主要的是，如果加密位1被编程，复位时EA端会自动部锁存。
端。
当执行部编程指令时，EA应该接到VCC·XTAL1：振荡器反相放大器以及部时钟电路的输入端。
·XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
在本次设计中，采用89C51作为CPU处理器，充分利用其硬件资源，结合D 触发器CD4013，分频器CD4060，模拟转换开关CD4051，计数器74LS90等数字处理芯片，主要控制两大硬件模块，量程切换以及显示模块。
下面还将详细说明。
2.4 信号调理及放大整形模块放大整形系统包括衰减器、跟随器、放大器、施密特触发器。
它将正弦输入信号Vx整形成同频率方波Vo,幅值过大的被测信号经过分压器分压送入后级放大器，以避免波形失真。
由运算放大器构成的射级跟随器起阻抗变换作用，使输入阻抗提高。
同相输入的运算放大器的放大倍数为（R1+R2）/R1，改变R1的大小可以改变放大倍数。
系统的整形电路由施密特触发器组成，整形后的方波送到闸门以便计数。
由于输入的信号幅度是不确定、可能很大也有可能很小，这样对于输入信号的测量就不方便了，过大可能会把器件烧毁，过小可能器件检测不到，所以在设计中采用了这个信号调理电路对输入的波形进行阻抗变换、放大限幅和整形，信号调理部分电路具体实现电路原理图和参数如下图4所示：图42.5 时基信号产生电路：CD4013------双上升沿D触发器，引脚及功能见如下图5：CD4013 由两个相同的、相互独立的数据型触发器构成。
每个触发器有独立的数据置位复位时钟输入和 Q及Q非输出。
此器件可用作移位寄存器，且通过将Q非输出连接到数据输入，可用作计数器和触发器。
在时钟上升沿触发时，加在D 输入端的逻辑电平传送到Q输出端。
置位和复位或复位线上的高电平完成。
图5 CD4013芯片引脚用功能图CD4060------14位二进制串行计数器，引脚及功能见如下图6：CD4060 由一震荡器和14极二进制串行计数器位组成，震荡器的结构可以是RC或晶振电路。
CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效，所有的计数器位均为主从触发器 CP1非（和 CP0）的下降沿计数器以二进制进行计数，在时钟脉冲线上使用施密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。
图6 CD4060芯片引脚用功能图时基信号的产生原理：本电路采用32768HZ 晶体震荡器，利用CD4060芯片经过14级分频得到2HZ 的信号（32768/214），在经过CD4013双D 触发器经过二分频得到0.5HZ 的方波，即输出秒脉冲信号使单片机进行计数。
图七 秒脉冲产生电路原理图2.6 显示模块1602基本技术： 1）、主要功能A 、 40通道点阵LCD 驱动;B 、 可选择当作行驱动或列驱动;C 、 输入/输出信号:输出,能产生20×2个LCD 驱动波形;输入,接受控制器送出的串行数据和控制信号,偏压(V1∽V6);D 、 通过单片机控制将所测的频率信号读数显示出来。
2）、技术参数Q121Q132Q143Q64Q55Q76Q47VSS8∮09-∮010∮111RE SE T 12Q913Q814Q1015VDD 16U10000000000CD4060Q11-Q12CL OCK13RE SE T14D15SE T16VSS 7SE T28D29RE SE T210CL OCK211-Q212Q213VDD 14U2CD4013C110pY232768GND VCCVCCC20.1uR71M4）、引脚和指令功能（注:忙标志为"1"时,表明正在进行部操作,此时不能输入指令或数据,要等部操作结束,即忙标志为"0"时。