简易数字频率计设计方案(单片机)
数字频率计(单片机)
.1 前言随着电子技术的不断发展，各种电子产品也层出不穷，种类繁多。
但是每一种产品开发时都应该少不了对信号的检测，而检测信号的频率也是其中重要指标之一。
本设计设计的目的就是要设计出一种高效，高精度，价格便宜符合广大群众要求的数字频率计。
本设计主要由波形整形电路，单片机电路，量程指示及数字显示电路三大部分组成。
测量对象可以是方波，正弦波，三角波。
本设计以单片机位核心，单片机可以快速，精确地测出信号的频率，并且可以用直观的数字显示出来。
用单片机制作的数字频率计所需要的硬件要求比较简单，维修方便。
利用单片机的软件部分可以实现测量不同频率范围，本设计的测量范围为1HZ-10KHZ，10KHZ-100KHZ,100KHZ-1MHZ三个量程。
该电路还可以通过编程达到自动调节测量信号的量程，该电路软家调试简单，实用性高，价格低廉！本设计使用了美国ATMEL公司生产的AT89S51，AT89S51是低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。
它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中。
2 总体方案设计2.1方案比较方案一：本方案主要以单片机为核心，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：图2.1 方案一原理框图方案二：本方案主要以数字器件为核心，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。
其原理框图如图2.2所示：图2.2 方案二原理框图逻辑控制电路时基电路放大整形电路闸门电路计数器锁存器译码显示器信号放大电路信号整形单片机AT89S51 电路数字显示 电路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，把被测的正弦波或者三角波整形为方波。
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、实验内容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，采用四位LED数码管动态显示4位数。
测量范围从1Hz—10kHz的正弦波、方波、三角波。
用单片机实现自动测量功能。
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：设置单片机T1为计数器模式，对输入信号进行计数，T0设置为定时器模式，定时时间为1秒，则计数器所计数值即为被测信号频率。
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。
它以在单位时间内对被测信号上升沿计数的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。
如果被测信号频率超过量程，则有警报灯闪烁。
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N，则其频率可表示为f=N/T。
1.4 频率计性能参数设计量程：0-10KHz波形：方波输入信号电压：5V二、数字频率计的硬件结构设计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，外部还要有电源电路、复位电路、显示器，报警电路等器件，如下图所示：图一数字频率计功能模块2.2 AT89C51单片机引脚说明在本次设计中，采用89C51作为CPU处理器，充分利用其硬件资源，结合数码管，发光二极管，按键开关构成控制及显示模块。
在试验中选用P1.2,P1.3，P1.4端口分别控制数据和时钟信号的输入实现频率的动态显示。
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。
【电子课程设计】单片机设计的简易数字频率计
题目：简易数字频计简易数字频率计前言在电子测量技术中，频率是一个最基本的参量，对适应晶体振荡器、各种信号发生器、倍频和分频电路的输出信号的频率测量，广播、电视、电讯、微电子技术等现代科学领域。
因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。
那么频率应该如何测量呢？根据频率的的定义我们可以知道，在一个标准一秒的时间内被测信号的脉冲个数就是它的频率，我们只要测出它的大小，就可以测出信号的频率了。
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。
而在设计中，我们常用学习软件来仿真设计，通过严格的测试后，能够较准确地测量方波、正弦波等各种常用的信号的频率。
在此次设计中我们经过网上搜索，查阅图书阅览室的有关书籍等途径，搜集了大量的资料。
经过我们对资料的分析整理，以及细心地设计，最终成功设计出了一台简易数字频率计，在我们付出了汗水之后总算是尝到了成功的甘甜。
我们的设计可能不是很完美，但是我们尽力去做了，如果有什么意见或建议，希望能多提出一些，我们会努力做到最好的目录第一章设计要求1.1整体功能要求1.2系统结构要求1.3测试指标第二章整体方案设计2.1算法设计2.2整体方框图及原理第三章输入电路的设计与调测3.1时基电路设计3.2时基电路的调测3.3放大整形电路的设计3.4放大整形电路的调测第四章控制电路的设计与调测4.1控制电路设计4.2逻辑控制电路的调测第五章显示电路的控制与调测5.1显示电路设计5.2计数电路和显示电路的调测5.3单位转换电路和小数点显示电路设计5.4报警电路设计第六章整体电路图及元件清单6.1整体电路图6.2整机原件清单第七章设计小结7.1设计任务完成情况7.2问题及改进7.3心得体会附录参考文献第一章设计要求1.整体功能要求频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波等周期信号的频率值。
2.系统结构要求数字频率计的整体结构要求如图1-1所示。
简单单片机数字频率计设计
课程设计报告简易频率计的设计电子科学XX学院姓名：专业：通信工程学号：20132015年12月摘要本系统基于单片机来实现核心的频率计数功能，并能够实现测量中的量程自的脉冲信动切换。
实现了对1Hz~1MHz的正弦波、方波以及脉宽不小于100s号频率测量，以及系统的自校功能。
考虑到不同的测量方法对于不同频率测量带来的误差，对于频率为1Hz~1KHz的信号使用测频法，对于频率1KHz~1MHz 的信号采用测周法，用单片机实现功能自动转换。
放大整形电路使用了基本的晶体管放大模块，结合施密特触发器74HC132，使输出信号为TTL电平信号。
此外本频率计实现了刷新时间1~10S连续可调，步进值为1S，最终单片机在7段数码管上显示测量的频率值。
系统设计达到了各项目标要求。
关键词：频率测量；等精度测量；放大整形电路目录一、引言 (3)二、系统方案 (4)1.方案选择 (4)2.方案确定 (6)三、理论分析与设计 (6)四、电路与程序设计 (8)五、设计总结 (9)六、参考文献 ...........................................错误！未定义书签。
一、引言频率的测量在电子测量技术中是一项重要的内容。
数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器，其基本功能是测量正弦波、方波、脉冲等周期信号的频率并将其显示出来，用途十分广泛。
频率计的设计需要结合模拟电路、数字电路来综合搭建一个简单的电子系统，要求功能完全、测量准确。
对于方案的选择、实际电路的调试提出了一定挑战。
二、 系统方案频率的测量方法可分为模拟测量法和数字测量法。
模拟测量法利用谐振特性进行测量，与标准频率信号比较形成的李萨如图形进行测量。
但是其系统较为复杂，且谐振电路较为复杂，精度难以保证。
现在的频率测量方法都是基于数字测量，具有较高的精度。
基本的频率测量方法有测频法和测周法。
1. 方案选择1) 测频法频率的定义为单位时间内周期信号发生的次数。
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。
基于单片机的简易数字频率计设计报告
基于单片机的简易数字频率计设计报告课程设计名称：近代电子学实验设计项目名称：简易数字频率计设计专业班级：电子信息科学与技术08级1班图1-2放大整形电路其中，放大部分由集成运算放大器构成的反向比例运算电路实图1-4 显示、锁存电路显示、锁存部分的电路是由6片74LS273和6个7段数码管构目录第一章总论错误！未定义书签。
1.1 项目名称及承办单位 ................................................................................................... 错误！未定义书签。
1.2 编制依据及原则 ........................................................................................................... 错误！未定义书签。
1.3 主要建设内容 ............................................................................................................... 错误！未定义书签。
1.4 研究重点 ....................................................................................................................... 错误！未定义书签。
1.5 研究结论 ....................................................................................................................... 错误！未定义书签。
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。
简易数字频率计设计方案（单片机）
简易数字频率计设计⽅案（单⽚机）楚雄师范学院本科⽣毕业论⽂题⽬：简易数字频率计设的计系<院）：xxx专业：电⼦信息科学与技术<⾮师范）学号：20081042110学⽣姓名：xxx指导教师： xxx 职称：副教授论⽂字数： 8206 完成⽇期： 2018 年 5 ⽉教务处印制楚雄师范学院物电系毕业论⽂原创性声明本⼈郑重声明：呈交的毕业论⽂“简易数字频率计的设计”。
是本⼈在xxx⽼师的指导下进⾏研究⼯作所取得的成果。
除了⽂中已经引⽤的内容外，本论⽂不含其他个⼈或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本论⽂的研究做出帮助的个⼈和集体，均已在论⽂中作了明确的说明并表⽰了谢意。
本声明的法律结果由本⼈承担。
毕业论⽂作者签名：xxx⽇期：2018年 5 ⽉ 19 ⽇⽬录摘要I关键词语IAbstractIKey wordsI前⾔1第⼀章频率计设计11.1频率计概要11.2发展动态11.3设计任务1第⼆章系统模块设计12.1整体设计12.2测频思路12.3模块分析1第三章硬件设计13.1主控模块13.2放⼤整形电路13.3分频设计13.4驱动显⽰1第四章软件设计14.1模块设计14.2中断服务14.3显⽰实现过程14.4量程转换14.5软件概述1第五章系统调试15.1硬件调试15.2软件调试15.3系统调试15.4误差分析1第六章总结1参考资料1致谢1附录1简易数字频率计的设计摘要：频率计作为⼀种基础测量仪器。
它主要由信号输⼊、放⼤整形、分频、单⽚机控制模块、驱动显⽰电路等组成。
本设计以STC80C51单⽚机作为控制核⼼，使⽤它内部的定时/计数器，实现对待测信号的频率的测量。
设计过程中，频率计采⽤外部10分频，以便测量1Hz~1MHz的信号频率，并且实现量程⾃动切换。
显⽰部分⽤74LS245驱动，使⽤四位共阳极数码管显⽰数据。
本设计采⽤单⽚机技术，使得设计具有很⾼的性价⽐和可靠性，改善了传统频率计的不⾜，它具有测量精度⾼、测量省时、价格便宜、使⽤⽅便等优点。
单片机课程设计报告-简易频率计
单片机课程设计报告简易频率计学院：信息工程学院班级：09级电子信息工程一班姓名：学号：引言单片机课程设计是一门实践课程，要求学生具有制作调试单片机最小系统及外设的能力，能够掌握单片机内部资源的使用。
单片机课程设计内容包括硬件设计、制作及软件编写、调试，学生在熟练掌握焊接技术的基础上，能熟练使用单片机软件开发环境Keil C51编程调试，并使用STC ISP调试工具采用串口下载方式联调制作的单片机最小系统。
单片机课程设计题目包含基本部分及扩展部分，基本部分即单片机最小系统部分，扩展部分是对单片机内部资源及外部IO口的功能扩展，使制作的单片机系统具有一定的功能。
一、课程设计要求：自制一个单片机最小系统，包括串口下载、复位电路，采用外部计数器T0或T1作为外部频率输入，外部频率由信号源提供，计算出来的频率显示在四位一体的数码管上。
二、频率计设计概述：本频率计的设计以AT89C51单片机为核心，利用他内部的定时／计数器完成待测信号频率的测量。
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时中断要求的功能。
设计将定时/计数器0设置工作在定时方式，定时/计数器1设置工作在计数方式。
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）。
三.程序框图四、源程序如下：#include<reg51.h>bit int_flag;unsigned char volatile T0Count;unsigned char volatile T1Count;unsigned char code table[] ={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; unsigned char code temp[] = {0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};unsigned long sum;unsigned char Led[4];void delay(unsigned int num ){while(--num);}void init(void){TMOD=0x15;//TMOD=0x51; //T1定时，T0计数TH1=(65536-50000)/256;//TH0=(65536-50000)/256; //定时50msTL1=(65536-50000)%256;// TL0=(65536-50000)%256;TH0=0x00; //TH1=0x00;TL0=0x00;//TL1=0x00;}开始 初始化T1定时，T0计数 T0计数满 T1定时1秒满 计算脉冲个数 送数码管显示T1count++void disp(void){unsigned char i;for(i=0;i<4;i++){P2=temp[i];//片选P0=table[Led[i]]; //取数据显示delay(100); //延时1毫秒}}void main(void){EA=1;init();TR0=1;TR1=1;ET1=1;ET0=1;while(1){if(int_flag==1){int_flag=0;sum=TL0+TH0*256+T0Count*65536; //计算脉冲个数Led[3]=sum%10000/1000;//显示千位Led[2]=sum%1000/100;//显示百位Led[1]=sum%100/10;//显示十位Led[0]=sum%10;//显示个位T1Count=0x00;T0Count=0;TH0=0x00;TL0=0x00;TR0=1;}disp();}}void int_t1(void) interrupt 3{TH1=(65535-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;T1Count++;if(T1Count==20){TR0=0;int_flag=1;T1Count=0x00;}}void int_T0(void) interrupt 1{T0Count++;}五.元器件：AT89C51、四位一体数码管、排阻、晶振等。
简易频率计—单片机课程设计
课程名称：单片机应用课程设计设计题目：简易频率计的设计院系：电气工程专业：年级：姓名：指导教师：年月日课程设计任务书专业姓名学号开题日期：年月日完成日期年月日题目简易频率计的设计一、设计的目的频率计作为测量仪器的一种，它的基本功能是测量信号的频率和周期频率计的应用范围很广，但是目前,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。
为适应工作的需要,可以用一种较小规模和单片机(AT89C51)相结合的频率计的设计方案,不但切实可行,而且体积小、设计简单、成本低、精度高、可测频带宽，大大降低了设计成本和实现复杂度。
二、设计的内容及要求本设计以AT89C51单片机为控制核心，将外部的频率脉冲信号通过单片机计数端输入，由定时器/计数器T0负责定时，定时器/计数器T1负责对被测信号计数，该频率计的测量范围为1Hz~65534Hz，被测脉冲信号的频率可以随时进行调整，通过LCD液晶显示模块对被测信号的频率进行实时显示。
该系统包括被测频率脉冲信号、单片机晶振电路、以AT89C51单片机为核心的频率测量模块、LCD液晶显示模块。
三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章)年月日摘要在电子领域内,频率是一种最基本的参数,由于频率信号抗干扰能力强、易于传输，可以获得较高的测量精度。
因此,频率的测量就显得尤为重要，测频方法的研究越来越受到重视。
频率计作为测量仪器的一种，常称为电子计数器，它的基本功能是测量信号的频率和周期频率计的应用范围很广,它不仅应用于一般的简单仪器测量,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。
为适应实际工作的需要,本次设计给出了一种设计方案,不但切实可行,而且体积小、设计简单、成本低、精度高、可测频带宽，大大降低了设计成本和实现复杂度。
设计主要以AT89C51单片机为控制核心，将外部的频率脉冲信号通过单片机计数端输入，由定时器/计数器T0负责定时，定时器/计数器T1负责对被测信号计数，该频率计的测量范围为1Hz~65534Hz，被测脉冲信号的频率可以随时进行调整，通过LCD液晶显示模块对被测信号的频率进行实时显示。
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51单片机的简易频率计设计
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单片机数字频率计的设计方案
摘要在电子技术中，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。
测量频率的方法有多种,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。
本文阐述了基于通用集成电路设计了一个简单的数字频率计的过程。
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 measurement.Electronic 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。
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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楚雄师范学院本科生毕业论文题目：简易数字频率计设的计系<院）：xxx专业：电子信息科学与技术<非师范）学号：20081042110学生姓名：xxx指导教师： xxx 职称：副教授论文字数： 8206 完成日期： 2018 年 5 月教务处印制楚雄师范学院物电系毕业论文原创性声明本人郑重声明：呈交的毕业论文“简易数字频率计的设计”。
是本人在xxx老师的指导下进行研究工作所取得的成果。
除了文中已经引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文的研究做出帮助的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
本声明的法律结果由本人承担。
毕业论文作者签名：xxx日期：2018年 5 月 19 日目录摘要I关键词语IAbstractIKey wordsI前言1第一章频率计设计11.1频率计概要11.2发展动态11.3设计任务1第二章系统模块设计12.1整体设计12.2测频思路12.3模块分析1第三章硬件设计13.1主控模块13.2放大整形电路13.3分频设计13.4驱动显示1第四章软件设计14.1模块设计14.2中断服务14.3显示实现过程14.4量程转换14.5软件概述1第五章系统调试15.1硬件调试15.2软件调试15.3系统调试15.4误差分析1第六章总结1参考资料1致谢1附录1简易数字频率计的设计摘要：频率计作为一种基础测量仪器。
它主要由信号输入、放大整形、分频、单片机控制模块、驱动显示电路等组成。
本设计以STC80C51单片机作为控制核心，使用它内部的定时/计数器，实现对待测信号的频率的测量。
设计过程中，频率计采用外部10分频，以便测量1Hz~1MHz的信号频率，并且实现量程自动切换。
显示部分用74LS245驱动，使用四位共阳极数码管显示数据。
本设计采用单片机技术，使得设计具有很高的性价比和可靠性，改善了传统频率计的不足，它具有测量精度高、测量省时、价格便宜、使用方便等优点。
关键词语：单片机；频率计；驱动显示；放大整形；量程切换The design of simple Frequency MeasurementAbstract:The frequency meter as a basic measuring instrument. It mainly consists of signal input, plastic surgery to enlarge, points and single-chip microcomputer control module, frequency driver display circuit etc. This design to STC80C51 single chip microcomputer as control core, use it internal timing/counter, realize the treat the frequency of the signal measurement. Design process, the frequency meter using external 10 points frequency, for measuring 1 Hz ~ 1MHz signal frequency, and realize the range to switch. Display with 74 LS245 part drive, use a total of four anode digital tube display the data. This design USES the single chip microcomputer, make design with good value for money and the reliability, improve the frequency of the shortcomings of the traditional project, it has high accuracy of measurement, high measuring time, cheap, easy to use, etc.Key words:Single chip microcomputer。
The frequency meter。
Drive display。
Enlarge plastic circuit。
Switch range前言在电子技术中，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，它具有测量精度高、测量省时、使用方便等特点。
使得基于单片机的数字频率计得到广泛的应用。
第一章频率计设计1.1频率计概要在电子技术中，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。
1.2发展动态在国内，单片机已普遍的应用电子系统的中，其中，以C语言为编程基础，结合单片机典型模块的设计已经开发出了许多应用系统，，如单片机的串口通信、定时/计数器、看门狗、中断、矩阵键盘输入、ADC、DAC、红外遥控接收、电动机控制、LED显示器等。
由于单片机的功能强、体积小、功耗低、价格便宜、工作可靠、使用方便等优点，使得基于单片机的数字频率计得到广泛的应用。
现在国际国内对这类设计的开发与研究具有实用性，借助软件程序控制实现，使得频率计的硬件结构简单，具有良好的性价比和可靠性。
同时，该设计又在不断地深入与发展，以适应更高进度的要求。
1.3设计任务1.3.1任务设计一个以单片机为主要控制模块的简易数字频率计。
1.3.2设计要求<1）基本要求实现对周期信号的频率进行测量。
测量范围：信号：三角波、正弦波、方波；幅度：0.5V～5V；频率：1Hz～1MHz；测量误差≤0.1%。
<2）驱动显示部分用74LS245驱动4位共阳极数码管，以十进制数字显示测量的数据。
电源用电池代替。
第二章系统模块设计2.1整体设计在单位时间内对待测信号进行计数，计数值作为信号频率显示在数码管上。
本设计用单片机STC80C51制作简易数字频率计,高频段采用外部10分频，低频段直接用单片机计数，实现对1HZ-1MHZ范围的频率测量。
显示部分用74LS245驱动四位共阳极数码管，显示测量出来的频率结果。
可以测量正弦波、三角波及方波的频率值。
设计的原理框图如图2.1所示。
图2.1 总体设计框图2.2测频思路频率是周期信号在单位时间1s内变化的次数。
当待测周期信号fx通过放大电路放大后，进入整形电路整形转变为矩形波，送入分频电路对信号进行分频，测量预置定的被测信号周期中标准信号的周期个数，从而测量出信号频率的大小。
测量原理图如图2.2所示。
0……….图2.2 测量原理图如图所示，当被测信号的周期在时间T内重复变化了N次时，所测信号频率为fx=N/T。
2.3模块分析频率计系统设计包括：放大整形、分频控制、单片机控制、驱动显示等四个模块组成。
各模块如下：放大整形模块：待测信号通过放大电路的放大，降低了系统对待测信号幅度的要求。
整形电路非方波信号转化成方波信号，满足测量的要求。
分频控制模块：单片机使用12MHz时钟，最大计数速率为500kHz，因此设置了外部分频，扩展单片机的测频范围，使得单片机测频时信号统一，更易于实现，同时降低系统误差。
在本次设计中使用74LS161进行外部10分频。
单片机控制模块：以STC80C51单片机为控制核心，来完成对待测周期信号的计数，译码和驱动显示以及对分频电路数据选择的控制。
利用其内部的定时／计数器完成待测信号周期／频率的测量。
通过编程，使单片机内部的定时／计数器的正常工作，以便系统对待测信号测频时，实现定时、计数。
驱动显示模块：用一片74LS245驱动四位共阳极数码管动态显示。
综上所述，频率计的模块设计分析框图如图2.3所示。
图2.3 频率计模块设计分析框图第三章硬件设计根据系统设计的要求，频率计硬件系统主要包括以下几个部分：3.1主控模块主控模块由单片机STC80C51组成，通过在Keil上编程、调试，然后下载到单片机中控制系统模块的运行。
3.1.1 STC80C51引脚分配STC80C51引脚分配如表3-1所示。
表3-1 STC80C51引脚分配P0口：P0口作为输出口，每一位与74LS245对应相连接，驱动数码管各段来显示数据。
P1口：对P1口写“1”，内部上拉电阻把端口拉高，作为输入口使用。
以P1.2口作为分频控制输入。
P2口：对P2口写“0”，作为输出口使用。
以P2.0-P2.3为输出端口，控制四位数码管的每一位是否点亮。
P3口：对P3口写“1”，内部上拉电阻把端口拉高，作为输入口使用，在P3.5 T1(定时/计数器1>端口输入频率信号。
RST：复位输入。
EA/VPP：外部访问允许端口，在此EA端接地，使CPU仅访问外部程序存储器<地址为0000H-FFFFH）。
XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
3.1.2 STC80C51组成的最小系统如图3.1所示。
图3.1 STC80C51组成的最小系统3.2放大整形电路为了降低对待测信号特征的限制，在输入级特别设置了放大整形电路，以增强频率计的适用范围。
待测信号可以是正弦波、三角波、方波等，在经过整形后，待测信号被转化成矩形波。
由于待测信号的强弱未知，所以，在整形之前通过放大衰减处理使得输入信号满足测量的要求。
如图3.2<a）、<b）所示。
在电路放大整形过程中，采用晶体管IRFR9014来组成放大器，对输入的周期信号<可以是正弦波、三角波及方波）进行放大，输入的周期信号频率为fx。
同时，使用74LS00与非门来构成施密特触发器，其作用是对经过IRFR9014组成的放大器放大输后出来的信号整形，使它变换成矩形波。
放大整形电路如图3.2<a）所示。
图3.2<a）信号放大电路图图3.2<b）信号整形电路图3.3分频设计使用74LS161芯片进行外部分频处理，主要用于弥补单片对机频率测量范围的不足，不但可以使单片机测量频率是容易实现，而且还降低系统在测频过程中带来的误差。