基于单片机的频率计的设计
【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。
基于单片机的频率计设计_2
2.LED动态显示流程图
· 要显示的数据以BCD码的方式存放在单片机RAM的存
储单元中。
开始
返回
位选码左移1位 N
显示完 Y
指向下一个显示单元
延时1ms
置段选、位选码初 位选码送P2口 段选码转字型码
段选码送P0口
系统仿真电路图
误差分析
· 1、低频测量误差大。（原因:在低频测量时用的是 测频法，实际测量低频时需要用测周法才能对低频 准确测量）
· 2、测量低频的时候显示不稳定。（原因:受到高频 信号的影响）
· 3、频率精度不高。（原因:单片机的定时时钟的精 度影响基准时间）
减小误差措施
· 1.选用频率较高和稳定性好晶振。如选24MHZ的晶振 可使测量范围扩大，稳定性好的晶振可以减小误差。
· 2.测量频率低的信号时，可适当调整程序，延长门 限时间，减少相对误差。
· 最后，衷心感谢各位评阅老师，感谢您们参与我的 论文评阅工作！
谢谢大家！
·6.七段LED显示器共阴极字型码
·7.定时/计数器T0、T1方式0的结构
· C/T为定时或计数方式选择位。 · 当C/T=1时，定时/计数器工作在计数方式。 · 当C/T=0时，定时/计数器工作在定时方式。
软件部分设计
1.软件设计流程
待测信号
AT89C52单片机
译码
否 有ห้องสมุดไป่ตู้ 位判 断
是
数据显示电路
· 本设计的总体功能是完成对被测信号脉冲进行计 数，数据处理，输出显示控制。
硬件部分设计
·1.总体结构
· 频率计由单片机AT89C52 、信号预处理电路、测量 数据显示电路所组成，其中信号预处理电路包括待 测信号放大电路、波形变换、整形和分频电路。
基于单片机的频率计的设计与制作
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
不会有闪烁感。
系统硬件设计
Q4 PN P
Q3 PN P
Q2 PN P
R1 R2 R3 R4 vcc
R 13 10 K
Q1 PN P
S1 SW -P B
1K
1K
1
1K
2
3
1K
4
5
6
7
8
13 12
数字电平信号
15
14
C1
30 pf
31
C2 30 pf
系统软件设计
4.2软件流程图
开始
声明变量与函数
读
SB2=0？
设置 启动
显示函数
状态标志=0 测量函数
no
yes
状态标志=0？
主程序
系统软件设计
显示函数
扫描信号初始化
输出显示信号 输出扫描信号下一个扫
描信号延时4ms
四位数？ 返回
yes
系统软件设计
T-1s
重设定时值
no 20次？
yes
基于单片机的频率计设计
基于单片机的频率计设计1. 1 系统组成频率计由单片机89C51 、信号予处理电路、串行通信电路、测量数据显示电路和系统软件所组成,其中信号予处理电路包含待测信号放大、波形变换、波形整形和分频电路。
系统软件包括测量初始化模块、显示模块、信号频率测量模块、量程自动转换模块、信号周期测量模块、定时器中断服务模块、浮点数格式化模块、浮点数算术运算模块、浮点数到BCD 码转换模块。
1. 2 处理方法本频率计的设计以AT89C51 单片机为核心,利用它内部的定时/ 计数器完成待测信号周期/ 频率的测量。
单片机AT89C51 内部具有2 个16 位定时/ 计数器,定时/ 计数器的工作可以由编程来实现定时、计数和产生计数溢出中断要求的功能。
设计综合考虑了频率测量精度和测量反应时间的要求。
例如当要求频率测量结果为3 位有效数字,这时如果待测信号的频率为1Hz ,则计数闸门宽度必须大于1000s。
为了兼顾频率测量精度和测量反应时间的要求,把测量工作分为两种方法。
当待测信号的频率大于100Hz 时,定时/ 计数器构成为计数器,以机器周期为基准,由软件产生计数闸门,这时要满足频率测量结果为3 位有效数字,则计数闸门宽度大于1s 即可。
2. 1 信号予处理电路频率计信号予处理电路如图3 所示,它由四级电路构成。
第一级为零偏置放大器,当输入信号为零或者为负电压时,三极管截止,输出高电平;当输入信号为正电压时,三极管导通,输出电压随着输入电压的上升而下降。
零偏置放大器把如正弦波样的正负交替波形变换成单向脉冲,这使得频率计既可以测量任意方波信号的频率,也可以测量正弦波信号的频率。
3. 1 数据处理过程在频率计开始工作,或者完成一次频率测量,系统软件都进行测量初始化。
测量初始化模块设置堆栈指针(SP) 、工作寄存器、中断控制和定时/ 计数器的工作方式。
定时/ 计数器的工作首先被设置为计数器方式, 即用来测量信号频率。
在对定时/ 计数器的计数寄存器清0 后,置运行控制位TR 为1 ,启动对待测信号的计数。
基于单片机简易频率计设计
基于单片机简易频率计设计一、前言频率计是一种测量电信号频率的仪器，其应用广泛。
本文将介绍如何基于单片机设计一个简易的频率计。
二、设计思路本次设计采用单片机作为核心控制芯片，通过捕获输入信号的上升沿和下降沿来计算出信号的周期，从而得到信号的频率。
具体实现过程如下：1. 选择合适的单片机选择一款适合本次设计要求的单片机，需要考虑其性能、价格、易用性等因素。
常见的单片机有STC89C52、AT89C51等。
2. 硬件电路设计硬件电路主要包括输入端口、捕获定时器模块、显示模块等。
其中输入端口需要接收待测信号，捕获定时器模块用于捕获信号上升沿和下降沿的时间，显示模块则用于显示测得的频率值。
3. 软件程序设计软件程序主要包括初始化程序、捕获中断服务函数和主函数等。
其中初始化程序用于设置捕获定时器模块和显示模块参数，捕获中断服务函数则是实现对输入信号上升沿和下降沿时间的捕获与计算，主函数则用于控制程序流程和显示结果。
三、硬件设计1. 输入端口设计输入端口需要接收待测信号，一般采用BNC接头。
由于输入信号可能存在较高的电压和噪声，因此需要加入滤波电路以保证输入信号的稳定性。
2. 捕获定时器模块设计捕获定时器模块是本次设计的核心部分，其主要功能是捕获输入信号的上升沿和下降沿时间，并通过计算得到信号周期和频率值。
常见的捕获定时器模块有16位定时器/计数器、32位定时器/计数器等。
在本次设计中，我们选择了16位定时器/计数器。
3. 显示模块设计显示模块主要用于显示测得的频率值。
常见的显示模块有LED数码管、LCD液晶屏等。
在本次设计中，我们选择了LCD液晶屏。
四、软件程序设计1. 初始化程序初始化程序主要包括设置捕获定时器模块参数、设置LCD液晶屏参数等。
2. 捕获中断服务函数捕获中断服务函数是实现对输入信号上升沿和下降沿时间的捕获与计算，其具体实现过程如下：（1）当捕获定时器模块捕获到输入信号上升沿时，记录当前时间值。
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
基于单片机的频率计设计开题报告
方案一：单片机AT89C52
AT89C52单片机与Intel公司的80C52在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。其主要工作特性是：片内程序存储器内含8KB的Flash程序存储器，可擦写寿命为1000次；片内数据存储器内含256字节的RAM；具有32根可编程I/O口线；具有3个可编程定时器；中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个级优先权的中断结构；串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口；具有一个数据指针DPTR；低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；具有可编程的3级程序锁定位；AT89C52工作电源电压为5（1+0.2）V，且典型值为5V；AT89C52最高工作频率为24MHz。
综上所述，两者基本功能相同，同样的晶振频率，STC89C52的速度比AT89C52快，同时STC89C52下载程序方面，直接串口就可以下载，AT89C52需要使用专用的编程器。后者比较流行，前者已经停产了。所以选择方案二的单片机。
液晶显示选用
方案一：数码管显示
数码管是一类显示屏，通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字能够显示时间、日期等所有可用数字表示的参数。由于它的价格便宜使用简单，在电器特别是家电领域应用极为广泛，空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热水器用的都是数码管，其他家电也用液晶屏与荧光屏。由于发光二极管的余辉效应及人的视觉暂留现象，实际上尽管数码管不是同时点亮，但只要扫描的速度很快，给人的印象就是稳定的显示数据，不会有感觉到闪烁，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗低。
论文题目
基于单片机的频率计设计
一、选题背景和意义
本论文主要研究用单片机来设计的频率计。因为在电子技术中，频率的测量十分重要，这就要求频率计要不断的提高其测量的精度和速度。在科技以日新月异的速度向前发展，经济全球一体化的社会中，简洁、高效、经济成为人们办事的一大宗旨。在电子技术中这一点表现的尤为突出，人们在设计电路时，都趋向于用竟可能少的硬件来实现，并且尽力把以前由硬件实现的功能部分，通过软件来解决。因为软件实现比硬件实现具有易修改的特点，如简单的修改几行源代码就比在印制电路板上改变几条连线要容易的多，故基于微处理器的电路往往比传统的电路设计具有更大的灵活性。
基于单片机的频率计的设计数字频率计
基于单片机的频率计的设计1绪论1.1研究背景及主要研究意义频率是电子技术领域永恒的话题，电子技术领域离不开频率，一旦离开频率，电子技术的发展是不可想象的，为了得到性能更好的电子系统，科研人员在不断的研究频率，CPU 就是用频率的高低来评价性能的好坏，可见，频率在电子系统中的重要性。
频率计乂称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器，其最基本的工作原理为：当被测信号在特定的时间段T内的周期个数N时，则被测信号的频率£=1\!/「电子计数器是一种基础测量仪器，到目前为止已有三十多年的发展历史。
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，这些也是人们衡量电子计算机的技术水平，决定电子技术器价格高低的主要依据。
目前这些技术日臻完善，成熟。
应用现代技术可以轻松地将电子计数器的频率扩展到微波频段。
1.2数字频率计的发展现状随着科学技术的发展，用户对电子计数器也提出了新的要求。
对于低档产品要求使用操作方便，量程（足够）宽，可靠性高，价格低。
而对中高档产品，则要求有较高的分辨率，高精度，高稳定度，高测量速率；除通常通用计数器所具有的功能外，还要有数据处理功能，统计分析功能等等，或者包含电压测量等其他功能。
这些要求有的已经实现或者部分实现，但要真正地实现这些目标，对于生产厂家来说，还有许多工作要做，而不是表面看来似乎发展到头了。
由于微电子技术和计算机技术的发展，频率计都在不断地进步着，灵敏度不断提高，频率范围不断扩大，功能不断增加。
在测试通讯、微波器件或产品时，通常都市较复杂的信号，如含有复杂频率成分、调制的含有未知频率分量的、频率固定的变化的、纯净的或叠加有干扰的等等。
为了能正确的测量不同类型的信号，必须了解待测信号特性和各种频率测量仪器的性能。
微波技术器一般使用类型频谱分析仪的分频或混频电路，另外还包含多个时间基准、合成器、中频放大器等。
虽然所有的微波计数器都是用来完成技术任务的, 但各自厂家都有各自的一套复杂计数器的设计、使得不同型号的技术其性能和价格会有所差别，比如说一些计数器可以测量脉冲参数，并提供类似与频率分析仪的屏幕显示，对这些功能具有不同功能不同规格的众多仪器，我们应该视测试需要正确的选择以达到最经济和最佳的应用效果。
基于51单片机的频率计的设计
基于51单片机的频率计的设计频率计是一种测量信号频率的仪器或装置，其原理是通过对信号进行计数和定时来测量信号的周期，并进而计算出信号的频率。
在本篇文章中，我们将设计一个基于51单片机的频率计。
设计方案：1.硬件设计：(1)时钟电路：使用11.0592MHz晶振为主频时钟源。
(2)信号输入：选择一个IO口作为信号输入口，通过外部电平转换电路将信号转换为51单片机能够处理的电平。
(3)显示装置：使用一个数码管或液晶显示屏来输出测量结果。
2.软件设计：(1)初始化：设置51单片机的工作模式、引脚功能、定时器等。
初始化时，将IO口配置为输入模式，用于接收外部信号。
(2)定时器设置：利用定时器来进行时间的测量，可以选择适当的定时器和计数器来实现定时功能。
(3)外部中断设置：使用外部中断来触发定时器，当外部信号边沿发生变化时，触发定时器的启动或停止。
(4)中断处理：通过中断处理程序来对定时器进行启动、停止和计数等操作。
(5)频率计算：将计数结果经过一定的处理和运算，计算出信号的频率。
(6)结果显示：将计算得到的频率结果通过数码管或液晶显示屏输出。
3.工作流程：(1)初始化设置：对51单片机进行初始化设置，包括端口、定时器、中断等的配置。
(2)外部信号输入：通过外部电平转换电路将要测量的信号输入至51单片机的IO口。
(3)定时测量：当外部信号发生边沿变化时，触发外部中断，启动定时器进行定时测量。
(4)停止计时：当下一个信号边沿出现时，中断处理程序停止定时器，并将计数结果保存。
(5)频率计算：根据定时器的设置和计数结果，计算出信号的周期和频率。
(6)结果显示：将计算得到的频率结果通过数码管或液晶显示屏进行显示。
4.注意事项：(1)确保信号输入的稳定性：外部信号输入前需要经过滤波处理，保证稳定且无杂波的输入信号。
(2)测量精度的提高：如有必要，可以通过增加定时器的位数或扩大计数范围来提高测量精度。
(3)显示结果的优化：可以根据需要，通过增加缓冲区、优化数码管显示等方式来改善结果的可读性。
基于单片机的频率计的设计
第一章绪论1.1 课题研究的意义随着科学技术的发展，尤其是单片机技术和半导体技术的高速发展，频率计的研究及应用越来越受到重视，这样对频率测量设备的要求也越来越高。
目前的微处理器芯片发展迅速，出现诸如DSP、FPJA等不同领域的应用芯片。
而单片机是一门发展极快，应用方式极其灵活的使用技术。
它以灵活的设计、微小的功耗、低廉的成本，在数据采集、过程控制、模糊控制、智能仪表等领域得到广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。
51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一，随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍接受及应用。
51系列及其衍生单片机还会在继后很长一段时间占据嵌入式系统产品的低端市场，因此，作为新世纪的大学生，在信息产业高速发展的今天，掌握单片机的基本结构、原理和使用是非常重要的。
本次课程设计的内容是使用AT89C51单片机最小系统设计频率计系统，系统以单片机为主控单元，主要用于对方波频率的测量。
1.2 频率计研究的现状及发展趋势频率计是一种基础测量仪器，到目前为止已有30多年的发展历史。
传统的数字频率计可以通过普通的硬件电路组合来实现，其开发过程、调试过程十分繁琐，而且由于电子器件之间的互相干扰，从而影响频率计的精度，同时由于其体积较大，已经不适应电子设计的发展要求。
随着科学技术的发展，频率计也日益发展。
目前已经有操作方便、量程（足够）宽、可靠性高的频率计；也有适应高分辨率、高精度、高稳定度、高测量速度的频率计。
除通常通用频率计所具有的功能外，还要有数据处理功能，统计分析功能，时域分析功能等等，或者包含电压测量等功能等其他功能。
这些要求有的已经实现或者部分实现，但要真正完美的实现这些目标，对于科学工作者来说，还有许多工作要做，而不是表面看来似乎发展到头了。
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，这些也是人们衡量频率计的技术水平，决定频率计价格高低的主要依据。
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。
基于单片机的频率计设计【精选】
感谢各位老师和同学
基于单片机频率计的设计与实现
导 师： 答辩人： 专 业：电子信息科学与技术
论文主体结构
1. 设计方案论证 2. 系统硬件电路设计 3. 系统软件总体设计 4. 系统软硬件仿真与调试 5. 结论与致谢
1.设计方案论证
1.1 设计思路 测频的原理概括为一句话，就是“在单位时间内对被测信号进
行计数”。
1.2 系统整体设计框图 数字频率计包括五大模块，整体设计框图如下：
放大电路
施密特 整形电路
100分频电路
液晶显示模块 LCD1602
主控模块 单片机
sw-灰色 10K排阻 USB电源 机 片 单 入 地 输 入 率 输 频
2.系统硬件电路设计
系统整体硬件电路如下
3.系统软件总体设计
单片机上电后会先进行一个初始 化把设置的变量的值清0，然后开启 定时器首先对100分频前的输入信号 进行1S内计数，当测量到频率小于 200KHZ的时候，单片机会显示出当前 测量的频率，然后进行下一次计数， 当测量到的频率大于200KHZ的时候， 单片机会重新采集分频后的数据，把 测量到的数据显示出来，然后件仿真与调试
系统软硬件仿真
系统软硬件调试 系统调过程是通过信号发生器产生被测信号，测试结果如下图所示。
结论与致谢
基于单片机的数字频率计的频率测量范围是较大的，测量精度 也十分高，小的频率误差都属于可控范围之内，不会对测量产生太 严重的影响。本设计采用STC89C52数字频率计只需要进行很小的一 个改动就可以和其他的数字化仪表构成一个测控系统，可以进行多 种参数的同时测量。使用单片机后频率计的响应的速度也会得到显 著的提高。设计中克服了众多的困难和问题，最终完成了我所设计 的数字频率计的各项设计指标。频率计的稳定性也是令人满意的。 这些都要得益于孙老师和同学们的帮助以及指导。
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。
基于单片机的频率计的设计与制作
基于单片机的频率计的设计与制作一、设计背景与意义频率是指在单位时间内信号的周期次数或波形的周期数，是电子通信、自动化控制、测量仪器等领域中常用的参数之一、频率计是一种用来测量信号频率的仪器，广泛应用于各个领域。
本文将设计一种基于单片机的频率计，具有结构简单、精度高、易于实现批量生产等特点。
二、设计原理与电路结构本频率计的设计原理基于定时器的计数功能。
具体电路结构如下：1.接收电路：接收被测信号，并经过滤波电路对信号进行滤波处理。
2.方波信号发生电路：采用集成电路产生频率为1MHz的方波信号。
3.单片机控制电路：使用单片机控制定时器1进行计数，并通过串口与PC机进行通信。
三、程序设计与实现1.初始化设置：设置单片机的工作模式和波特率，以及定时器的计数参数。
2.接收输入信号：从信号输入引脚读取信号，并通过滤波电路进行滤波处理。
3.方波信号计数：使用定时器对方波信号进行计数，并保存计数值。
4.系统中断处理：当定时器溢出时，触发中断函数对计数值进行处理。
5.输出结果：将计数值发送到PC机上，通过串口进行通信。
四、制作过程与方法1.电路制作：根据上述电路结构图，选择合适的元器件进行电路制作，焊接完整电路板。
2.程序编写：使用C语言或汇编语言编写单片机的程序，实现频率计的功能。
3.调试测试：将电路板接入供电并连接到PC机上，通过串口与PC机进行通信，测试频率计的测量精度和稳定性。
4.性能优化：对频率计的测量精度和稳定性进行优化，例如增加滤波电路、调整定时器参数等。
五、结论与展望本文设计与制作了一种基于单片机的频率计，实现了对输入信号频率的测量。
经过实际测试，频率计具有测量精度高、稳定性好等优点，能够满足实际应用的需求。
在今后的研究中，可以进一步优化频率计的设计，提高测量精度和稳定性，并拓展其在更多领域的应用。
基于单片机的频率计设计
基于单片机的频率计设计频率计是一种常用仪器，用于测量信号的频率。
本文将介绍一种基于单片机的频率计的设计。
设计思路：1. 选择合适的单片机：由于频率计需要精确测量信号的周期，所以选择一个具有高精度和稳定性的单片机至关重要。
常用的单片机有AT89S51、ATmega328等。
2.连接外部时钟源：为了提高计时的精度，可以选择连接一个外部时钟源，如晶振。
将晶振连接到单片机的计时器输入引脚，通过计时器来计算脉冲信号的周期。
3.配置计时器模式：根据信号的特性，选择合适的计时器模式。
常用的模式有边沿计数模式和脉冲计数模式。
边沿计数模式适用于非连续的信号，脉冲计数模式适用于连续的信号。
4.初始化计时器：在程序中对计时器进行初始化，设置计时器的工作模式、计数范围等参数。
还需设置中断使能和相应的中断处理函数。
5.开始计时：当信号输入到单片机的计时器引脚时，通过中断处理函数开始计时，记录起始时间。
6.结束计时：当信号的周期结束时，再次触发中断，记录结束时间。
7.计算频率：根据起始时间和结束时间，计算出信号的周期，再通过周期计算出频率。
可以选择在显示器上显示频率或者通过串口通信输出。
8.重复计算：根据需要，可以选择连续计算多个信号的频率，以增加测量的准确性。
这个设计是一个基本的频率计，可以测量连续或间断的信号频率。
根据实际需求，还可以进行一些改进和扩展，例如可以加入滤波电路来提高信号的稳定性和抗干扰能力，还可以增加输入和输出接口，方便与其他仪器和设备进行连接和通信。
总结：基于单片机的频率计是一种常见的测量仪器，通过利用计时器来测量信号的周期，从而计算出信号的频率。
这种设计简单易行，稳定性好，可以满足大多数频率测量的需求。
在实际应用中，可以根据具体要求进行相应的改进和扩展。
基于单片机的简单频率计课程设计报告
《单片机原理与接口技术》课程设计报告频率计目录1功能分析与设计目的.................................................................................... 错误!未定义书签。
2 频率计的硬件电路设计 (3)2.1 控制、计数电路 (3)2.2 译码显示电路 (5)3 频率计的软件设计与调试 (6)3.1 软件设计介绍 (6)3.2 程序框图 (8)3.3 功能实现具体过程 (8)3.4 测试数据解决, 图表及现象描述 (10)4 讨论 (11)5 心得与建议 (12)6 附录（程序及注释） (13)1功能分析与设计目的背景：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、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。
为了实现智能化的计数测频, 实现一个宽领域、高精度的频率计,一种有效的方法是将单片机用于频率计的设计当中。
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。
题目规定:用两种方法检测（Δm , ΔT ）规定显示单位时间的脉冲数或一个脉冲的周期。
设计分析:电子计数式的测频方法重要有以下几种: 脉冲数定期测频法(M法), 脉冲周期测频法(T法), 脉冲数倍频测频法(AM法), 脉冲数分频测频法(AT法), 脉冲平均周期测频法(M/T法), 多周期同步测频法。
下面是几种方案的具体方法介绍。
脉冲数定期测频法(M法)：此法是记录在拟定期间Tc内待测信号的脉冲个数Mx, 则待测频率为：Fx=Mx/ Tc脉冲周期测频法(T法): 此法是在待测信号的一个周期Tx内, 记录标准频率信号变化次数Mo。
这种方法测出的频率是:Fx=Mo/Tx脉冲数倍频测频法(AM法): 此法是为克服M法在低频测量时精度不高的缺陷发展起来的。
通过A倍频, 把待测信号频率放大A倍, 以提高测量精度。
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AT89C51单片机的频率计设计
基于AT89C51单片机的频率计设计1、频率计方案概述本频率计的设计以AT89S51单片机为核心，利用他内部的定时／计数器完成待测信号周期／频率的测量。
单片机AT89S51内部具有2个16位定时／计数器，定时／计数器的工作可以由编程来实现定时、计数和产生计数溢出时中断要求的功能。
在定时器工作方式下，在被测时间间隔内，每来一个机器周期，计数器自动加1（使用12 MHz时钟时，每1μs加1），这样以机器周期为基准可以用来测量时间间隔。
在计数器工作方式下，加至外部引脚的待测信号发生从1到0的跳变时计数器加1，这样在计数闸门的控制下可以用来测量待测信号的频率。
外部输入在每个机器周期被采样一次，这样检测一次从1到0的跳变至少需要2个机器周期（24个振荡周期），所以最大计数速率为时钟频率的1／24（使用12 MHz时钟时，最大计数速率为500 kHz）。
定时／计数器的工作由运行控制位TR控制，当TR置1，定时／计数器开始计数；当TR清0，停止计数。
本设计综合考虑了频率测量精度和测量反应时间的要求。
例如当要求频率测量结果为3位有效数字，这时如果待测信号的频率为1 Hz，则计数闸门宽度必须大于1 000 s。
为了兼顾频率测量精度和测量反应时间的要求，把测量工作分为两种方法：（1）当待测信号的频率＞100 Hz时，定时／计数器构成为计数器，以机器周期为基准，由软件产生计数闸门，计数闸门宽度＞1 s时，即可满足频率测量结果为3位有效数字；（2）当待测信号的频率＜100 Hz时，定时／计数器构成为定时器，由频率计的予处理电路把待测信号变成方波，方波宽度等于待测信号的周期。
这时用方波作计数闸门，当待测信号的频率＝100 Hz，周期为10ms，使用12 MHz时钟时的最小计数值为10 000，完全满足测量精度的要求。
2频率计的量程自动切换使用计数方法实现频率测量时，外部的待测信号为单片机定时／计数器的计数源，利用软件延时程序实现计数闸门。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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AbstractThe program mainly microcontroller as the core, are divided into time-base circuit, the logic control circuit, amplifier shaping circuit, the gate circuit, the counting circuit, latch circuit, decoding circuit most of the seven shows, design a microcontroller as the core, the measured signal the first amplifier to amplify the incoming signal, and then was sent to the waveform shaping circuit surgery, the measured sine wave or triangle wave shaping as a square wave. Counter and timer microchip features of the signal count. Write the corresponding program can automatically adjust the measurement range of SCM, and the frequency of the measured data to the display circuit displays.The design of the 89C51 microcontroller core, microcontroller applications and control functions and arithmetic operations with LED digital display tube to the measured frequency is displayed. System is simple, reliable, easy to operate and can basically meet the general needs. Both to ensure the accuracy of the system frequency measurement, but also the system has good real-time. The frequency meter design is simple and easy to carry, expansion capability, wide application.Key words：microcontroller, operation, frequency meter, LED digital tube1绪论1.1课题背景频率是电子技术中的基本参数，它和许多电参量的测量方案、测量结果关系密切，频率的测量十分重要。
频率计是用一个高稳定度的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。
一般情况下闸门时间（计算每秒内待测信号的脉冲个数所需时间）为1秒，闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则每测一次频率的间隔就越长。
闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。
数字频率计是一种用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。
1.2 课题研究的目的和意义基于单片机的数字频率计价格低廉，可靠性高，体积小，使用便捷，功能多样，大范围地应用于各种智能仪器中，这些智能仪器在进行仪器校核以及测量过程的控制中，达到了自动化，传统仪器面板上的开关和旋钮被键盘所代替，测试人员在测量时只需按需要的键，节省很多复杂的人工调节，智能仪器通常能自动选择量程，自动校准。
有的还能自动调整测试点，操作方便，提高测试精度。
1.3数字频率计设计的任务与要求基于单片机控制的数字频率计1.测频范围：10Hz~10KHz。
为保证测量精度分三个频段10Hz~100Hz，100Hz~1KHz，1KHz~10KHz，有超量程指示。
2.输入波形：函数信号发生器输出方波，矩形波，幅度为5V，能产生所需频率的脉冲信号。
3.测量误差：≤1。
2 数字频率计总体方案设计2.1总体方案介绍本方案利用单片机的计数定时功能来实现频率的计数并且利用单片机的动态扫描法把测出的数据送到数字显示电路显示。
其原理框图如图 2.1所示：信号放大电路信号整形电路单片机AT89C51电路数字显示电路图2.1 方案原理框图具体过程为：将被测信号送入信号放大电路进行放大，放大后接着被送到信号整形电路进行整形，将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进行显示。
3 数字频率计的硬件系统设计3.1 数字频率计的硬件系统框架数字频率计是一种用数字将被测频率显示出来的计数装置，其硬件部分主要7407缓冲器、单片机89C51芯片、LED数码管显示器三大硬件。
89C51功能强大，相比以往单片机功能更全，7407驱动LED数码管显示器，简化了LED数码管复杂的连线。
此系统的主要工作过程是：将被测信号经过预处理电路进行放大、整形、分频后，输入至89C51的P3.4口，由单片机控制控制LED显示器，最终以数字进行显示。
图3-1为数字频率计方案框图。
信号处理输入AT89C51单片机7407缓冲器LED数码显示图3-1 数字频率计方框图3.2 时钟和复位电路设计单片机常用的时钟电路有两种方式，一是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。
此设计采用内部时钟方式，晶振为振荡频率6MHz的石英晶体，选用6MHz 频率的晶体，允许输入的脉冲频率为250kHz。
这是因为确认一次负跳变要花2分机器周期，即24个振荡周期，所以外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24。
电容的大小范围为20pF～40pF，本设计选用30pF电容。
复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，此设计采用最简单的上电自动复位电路：通过外部复位电路给电容C充电加至RST引脚一个短的高电平信号。
图3-2为时钟电路和复位电路设计。
图3-2 89C51晶振接法和上电复位电路图3.3信号输入电路设计信号输入电路包括两部分：一是零偏置的放大器，二是一个带施密特触发器的反相器7414。
此电路设计目的是将被测信号进行波形的变换，具体过程是：零偏置放大器工作时，输入信号为零或者是负电压时，三极管截止，输出为高电平；输入信号为正电压时，三极管导通，输入的电压会随着电压的上升而下降着。
零偏置放大器功能是将正弦波一样的正负交替波形转换成为了一个单向的脉冲，因此频率计不仅能够测量方波的信号，而且还能够测量正弦波信号的一个频率。
7414的基本作用是反相器，7414将放大器产生的单向脉冲变换成与TTL/CMOS 电平相兼容的方波。
图3-3为信号输入电路设计。
图3-3 89C51信号输入电路图3.4计数电路的设计计数电路的设计有两个二/五分频十进制计数器74LS290构成。
两块74LS290进行级联：一个对经7414形成的方波进行2分频，接着一个再进行10分频。
这样级联后是对信号进行20分频。
74LS290引脚图如图3-4所示。
图3-4 74LS290引脚图74LS290是二/五分频十进制计数器，其功能如下：（1）异步清零端 MR1,MR2 为高电平时，只要置9端 MS1,MS2有一个为低电平，就可以完成清零功能。
（2）当 MS1,MS2 均为高电平时，不管其他输入端状态如何，就可以完成置9的功能。
（3）当 MR1,MR2 中有一个以及 MS1,MS2 中有一个同时为低电平时，在时钟端/CP0,/CP1脉冲下降沿作用下进行计数操作：1) 十进制计数。
应将/CP1 与 Q0 连接，计数脉冲由/CP0 输入。
2) 二、五混合进制计数。
应将/CP0 与 Q1 连接，计数脉冲由/CP1 输入。
3) 二分频、五分频计数。
Q0 为二分频输出，Q1~Q3 为五分频输出。
两块74LS290进行级联对信号进行20分频的具体过程为：经7414形成的方波信号由第一个74LS290的CP0输入从Q0输出，这样信号就经过了2分频，再把从第一个74LS290的Q0输出的信号输入至第二个74LS290的CP0并且第二块74LS290的CP1与Q0相连，这时从第二块74LS290的Q3输出的信号就完成了20分频。
两个74LS290级联组成2×10=20进制异步加法计数器如图3-5所示。
图3-5 二十进制异步加法计数器3.5显示电路的设计显示电路的设计是由单片机89C51控制LED数码管进行数字显示，LED数码显示器进行正常工作发光需要几个至几十个毫安的电流来驱动，所以在每个LED 数码显示器前链接一个7407缓冲器来驱动。
具体电路如图3-6图3-6 显示电路图3.6电源模块的设计使用变压器提供到AC桥堆的输入脚为9V交流电压，通过AC整流输出为9V 直流电，经过电解电容滤波、7805稳压，提供给89C51单片机为5V电压。
5V 电源电路如图3-7所示。
图3-7 5V电源电路图3.7系统原理图数字频率计的系统原理图图3-8 系统原理图4 数字频率计软件系统设计4.1 软件设计规划4.1.1信号处理频率计工作之前或是完成频率测量之后，系统软件必须进行测量初始化过程，它包括设置堆栈指针（SP）、工作寄存器、中断控制和定时/计数器的工作方式。
定时/计数器的工作首先被设置为计数器的计数寄存器清0后，置计数运行控制位TR为1，启动对待测信号的计数。
计数闸门由软件延时程序实现，从计数闸门的最小值开始，也就是从测量频率的高量程开始。