单片机的数字频率计设计方案
单片机数字频率计设计
单片机课程设计题目：数字频率计班级：电气073班姓名：杨艳萍学号： 200708953指导教师：苟军年设计时间： 2010.1.4评语：成绩讨论后独立思考完成。
一、中文摘要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、锯齿波的频率。
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。
二、引言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。
输入信号通过放大整形电路整形为矩形波，然后进入单片机对矩形波的变化次数在1s内进行统计，由于频率是输入信号在1s内的变化次数，故所测到的统计次数即为被测信号的频率。
因为一个信号其频率不一定固定，故需重复上述步骤，以循环检测频率变化。
三、设计方案及原理本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率，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。
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、锯齿波。
具体为先将输入信号通过放大整形电路整形为矩形波，然后送入单片机，在1s内对矩形波的周期变化次数进行统计。
所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间（1s）内变化的次数，故所统计到的次数即为被测信号的频率。
最后直接用十进制数字显示被测信号频率。
若信号其频率不稳定，则需重复上述步骤，以循环检测频率变化，取其平均值作为该信号的频率。
被测信号从输入端输入经三极管放大电路放大，再经由555电路组成的施密特触发器整形，将三角波、正弦波、锯齿波等信号变换成方波信号，便于计数。
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。
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。
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。
基于单片机的数字频率计的设计
摘要随着电子信息产业的不断发展，信号频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。
传统的频率计通常是用很多的逻辑电路和时序电路来实现的，这种电路一般运行缓慢，而且测量频率的X围比较小。
考虑到上述问题，本论文设计一个基于单片机技术的数字频率计。
首先，我们把待测信号经过放大整形；然后把信号送入单片机的定时计数器里进行计数，获得频率值；最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示。
本文从频率计的原理出发，介绍了基于单片机的数字频率计的设计方案，选择了实现系统得各种电路元器件，并对硬件电路进行了仿真。
关键字：单片机，频率计，测量目录第1章引言1第2章方案论证22.1数字频率计设计的几种方案22.2几种方案的优劣讨论32.3本次设计采用的方案3第3章系统硬件设计43.1数字频率计工作原理43.1.1一般数字式频率计的原理43.1.2基于单片机的数字频率计原理43.2电路原理图53.3放大整形电路63.3.1放大整形电路的必要性63.3.2放大整形电路的原理63.4分频电路103.4.1分频电路介绍103.5四选一电路113.6单片机133.7显示电路143.7.1显示原理143.7.2显示电路图163.8电路PCB板18第4章系统软件设计204.1测频软件实现原理204.2软件流程图204.3几个重要的分程序21第5章系统的仿真和调试355.1硬件电路的仿真355.2误差分析38结束语39参考文献41致谢42附录43附录一：系统整体电路图43附录二：电路PCB图43附录三：系统整体程序45外文资料原文错误!未定义书签。
翻译文稿错误!未定义书签。
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X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X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。
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。
单片机的数字频率计的方案设计大学课程方案设计
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I/O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I/O功能及较好的结构兼容性方向发展。
51单片机——数字频率计
频率计是我们经常会用到的实验仪器之一，本实验要使用单片机和计数电路及液晶器件来设计一个宽频的频率计。
期望达到10Hz－1.1G范围的频率精确测量。
实验电路图（初步方案）1) 计数及显示电路：2）前置放大及分频电路：设计思路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两种办法，1）使用单片机自带的计数器对输入脉冲进行计数，或者测量信号的周期；2）单片机外部使用计数器对脉冲信号进行计数，计数值再由单片机读取。
由于单片机自带计数器输入时钟的频率通常只能是系统时钟频率的几分之一甚至几十分之一，因此采用单片机的计数器直接测量信号频率就受到了很大的限制。
本实验电路采用方式2，使用一片74LS393四位双二进制计数器和Atmega8的 T1计数器组成了24位计数器，最大计数值为16777215。
如果输入信号经过MB501分频器进行64分频后再进行测量，则固定1S时基下最高测量频率为1073.741760Mhz。
为了方便得到准确的1秒钟测量闸门信号，我们使用了Atmega8的异步实时时钟功能，采用32.768Khz的晶振由TC2产生1秒钟的定时信号。
测量原理：单片机打开测量闸门，即PB1输出高电平，同时TC2定时器启动。
74LS393开始对输入脉冲进行计数，74LS393每计数达256时，Atmega8的T1计数器也向上计数1次。
当1S定时到达时，单片机产生中断，PB1输出低电平关闭测量闸门，然后Atmega8读取74LS393和T1的计数值，然后送LCD显示。
实验进展2004-09-27根据设计思路编写程序初步获得了一些实验结果，如下图所示。
下图是测量8M有源晶振的输出结果。
由于1S的测量闸门时间在业余条件下不好测试，因此，实验程序中在LCD上同时显示实时时钟用于判断1S闸门时间的准确性。
实验中，我使用CDMA手机上显示的GPS卫星精确时间进行比较。
手机时间显示的最小单位是分钟，测量时一旦手机分钟值发生跳变，则立即记录下LCD显示的秒值，这样的话让频率计运行一段时间后，再多次记录下LCD显示的秒，就可以准确判断频率计的异步时钟是否准确。
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。
单片机的频率计设计(设计)
目录一、引言01.1 数字频率计的发展和意义01.2 数字频率国内外的发展形势0二、系统总体设计22.1 系统设计要求22.2 测频方法22.3 系统设计思路22.4 系统设计框图3三、系统硬件设计33.1 单片机模块33.1.1 AT89C52介绍 (3)3.1.2 单片机引脚分配 (4)3.1.3 复位电路 (4)3.1.4 定时/计数器 (5)3.2 电源模块63.2.1 电源变压器 (6)3.2.2 整流电路 (6)3.2.3 滤波电路 (7)3.2.4 稳压电路 (7)3.2.5 电源模块原理图 (8)3.3 放大整形模块83.3.1 与非门74LS00 (8)3.3.2 放大整形模块原理图 (9)3.4 分频模块93.4.1 分频器74LS161芯片 (9)3.4.2 多路选择器74LS151芯片 (10)3.4.3 分频模块原理图 (10)3.5 显示电路113.5.1 频率数值显示电路 (12)3.5.2 频率数值单位显示电路 (12)四、系统软件设计124.1 开始134.2 初始化模块134.3 频率测量模块和量程自动切换模块134.4 显示模块144.5 延时模块15五、数字频率计仿真155.1 电源模块仿真155.2 放大整形电路仿真165.2.1 仿真软件 MULTISIM 10.0仿真整形电路 (16)5.2.2 仿真放大整形电路 (17)5.3 频率计仿真185.3.1 用KEIL软件 (18)5.3.2 使用软件Proteus仿真频率计 (18)5.3.3 频率计仿真运行调试 (20)六、结论错误！未定义书签。
参考文献错误！未定义书签。
致谢错误！未定义书签。
附录A错误！未定义书签。
程序源代码错误！未定义书签。
附录B错误！未定义书签。
仿真效果图错误！未定义书签。
基于单片机的数字频率计一、引言1.1 数字频率计的发展和意义随着电子技术的飞速发展，各类分立电子元件及其所构成的相关功能单元，已逐步被功能更强大、性能更稳定、使用更方便的集成芯片所取代。
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.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
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。
单片机数字频率计(课程设计)
电子计数式测量频率有以下几种方法： （1）脉冲数定时测频法（M法）：记录在确定时间里待测信号的脉冲个数。其特点是： 测量方法简单；测量精度与待测信号频率和门控时间有关，当待测信号频率较低时，误 差较大。 （2）脉冲周期测频法（T 法）：在待测信号的一个周期里记录标准信号频率变化次数。 此法低频检测时精度高，但高频检测时误差较大。 （3）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。其特点是待测信号 脉冲间隔减小，间隔误差降低；低频测量精度比M法高A倍，但控制电路较复杂。 （4）脉冲数分频测频法（AT法）：此法是为了提高T法高频测，所以可通过A分频使待测信号的周期 扩大A倍。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。 （5）脉冲平均周期测频法（M/T法）：此法是在闸门时间内，同时用两个计数器分别
方案三在设计方法、硬件电路的实现上都要比方案一和方案二简洁、新颖，而且采 用可编程逻辑器件（PLD）的 EDA 技术也是现代电子产品开发的方向，应用这种技术来 实现数字频率计的设计是可行的。但从系统设计的要求上看，要能实现测量频率是 200HZ～20KHZ 的范围，以频率下限 200HZ 为例，要达到误差小于 5％的目的而使用直接 测频的方法是不现实的，而采用带有运算器的单片机则可以很容易地解决这个问题，实 现设计要求。另外由于使用了功能较强的 P89V51RD2FN 芯片，使本系统可以通过对软件 改进而扩展功能，提高测量精度，因此我们选用方案四，采用单片机作为核心控制系统 的具体实施方案。
和占空比。
4.2 硬件部分设计
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。
基于单片机的数字频率计程设计计划书
“基于单片机的数字频率计设计与实现”计划书一、实现功能1．完成测试输入信号的频率，范围量程0-9999Hz.2.设置一个按键，用以启动频率测试3．外部扩展多个LED数码管，用以显示数据4．对比数据，计算误差二、方案选择方案1：单片机系统等精度设计硬件方面（C8051为主控芯片、外围电路）采用C8051系列单片机设计，能有效的实现对高频被测信号的测量。
C8051系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的CIP—51微控制器内核，采用流水线结构。
使用其定时计数功能，以及WAVE进行仿真。
方案2：FPGA和单片机结合的系统设计FPGA( Field Programmable Gate Array) 和单片机是2 个并行工作的系统经EDA开发平台QuartusII合成门级电路，仿真验证，下载到CPLD完成硬件实现考虑方案1的原理清晰，系统简化，具有体积小，可靠性高，功耗低等特点，最终选择方案1三、总体框图及各模块功能显示模块功能：显示测量结果四、课题进度计划第一周：了解课程设计目的和任务、收集课题材料第二周：确立课题方案，完成计划书第三周：进行电路原理及编程思路讨论，初步完成电路设计，确定程序设计思路第四周：模块电路（及程序）仿真调试第五周：模块电路（及程序）仿真调试第六周：系统电路（及程序）仿真调试，课外完成元器件采购第七周：硬件焊板调试，完成电路板图，完善程序设计第八周：系统调试（软硬件）第九周：系统调试完善第十周：写设计报告、准备答辩提纲（ppt文档制作）、讨论答辩思路第十一周：完善设计报告、答辩提纲（ppt文档制作）、答辩思路第十二周：答辩五、设计环境硬件PC机、焊接工具，简易实验台软件WAVE六、预测困难1.电路原理和器件功能分析2.仿真软件的使用3.焊接调试过程中遇到难题七、参与人员及分工参与人员：分工情况：1. 材料收集及总体方案确定：2. 电路设计：3. 焊接调试：4. 程序设计：5. 记录归档：6. 原件采购：7. 论文：八、参考资料初步分析下面是我们找到原理图：附：数据对比。
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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21.1课题背景21.2 课题研究的目的和意义21.4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31.1方案比较31.2方案论证41.3方案选择4第三章数字频率计的硬件系统设计53.1 数字频率计的硬件系统框架53.2 数字频率计的主机电路设计53.3数字频率计的信号输入电路设计83.4数字频率计显示电路的设计93.5数字频率计的计数电路的设计123.6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164.1 软件设计规划164.1.1信号处理164.1.2中断控制164.2.1定时器/计数器174.2.2定时工作方式0184.3程序流程图设计184.3.1主程序流程184.3.2 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。
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数码管前言在电子测量领域中，频率测量的精确度是最高的，可达10—10E-13数量级。
因此，在生产过程中许多物理量，例如温度、压力、流量、液位、PH值、振动、位移、速度、加速度，乃至各种气体的百分比成分等均用传感器转换成信号频率，然后用数字频率计来测量，以提高精确度。
国际上数字频率计的分类很多。
按功能分类，测量某种单一功能的计数器。
如频率计数器，只能专门用来测量高频和微波频率；时间计数器，是以测量时间为基础的计数器，其测时分辨力和准确度很高，可达ns数量级；特种计数器，它具有特种功能，如可逆计数器、予置计数器、差值计数器、倒数计数器等，用于工业和白控技术等方面。
数字频率计按频段分类 (1>低速计数器：最高计数频率＜10MHz； (2>中速计数器：最高计数频率10—100MHz； (3>高速计数器：最高计数频率＞100MHz； (4>微波频率计数器：测频范围1—80GHz 或更高。
单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。
单片机的潜力越来越被人们所重视。
特别是当前用CMOS工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大，抗干扰能力强、能满足一些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促使单片机性能的发展。
第一章绪论1.1课题背景在电子技术中，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。
频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。
通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。
闸门时间也可以大于或小于一秒。
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。
如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率，转速，声音的频率以及产品的计件等等。
1.2 课题研究的目的和意义单片机数字频率计以其可靠性高、体积小、价格低、功能全等优点，广泛地应用于各种智能仪器中，这些智能仪器的操作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，省掉很多烦琐的人工调节，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，这样不仅方便了操作，也提高了测试精度。
1.4数字频率计设计的任务与要求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。
第二章数字频率计总体方案设计1.1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1.2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。
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，被测信号经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号，其频率与被侧信号的频率相同。
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内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，是显示器上的数字稳定；二是产生清零脉冲，使计数器每次测量从零开始计数。
1.3方案选择比较以上两种方案可以知道，方案一的核心是单片机，使用的元器件少，原理电路简单，调试简单只要改变程序的设定值则可以实现不同频率范围的测试能自动选择测试的量程。
与方案一相比较方案二则使用了大量的数字元器件，原理电路复杂，硬件调试麻烦。
如要测量高频的信号还需要加上分频电路，价格相对高了点。
基于上述比较，所以选择了方案一第三章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个将被测频率显示出来的计数装置，它主要由单片机89C51控制、7407、LED显示器、电源等组成。
该系统的功能是将信号输入P3.4口，通过单片机程序控制，对LED显示器进行段控和位控，实现动态显示。
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。
在进行有关电子技术的设计、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，会被经常使用到。
图3-1为数字频率计方案框图。
图3-1 数字频率计方框图3.2数字频率计的主机电路设计ATC89C51[可以完成ISP在线编程功能，ATC89C51内部有EEPROM，可以在程序中修改，断电不丢失。
还增加了两级中断优先级，STC推出的系列51单片机芯片是全面兼容其它51单片机的，而且51单片机是主流大军。
1．89C51芯片介绍许多由关硬件设计中都使用到单片机89C51，其功能[7]比以往的单片机强大的多。
89C51引脚图如图3-2所示。
图3-289C51引脚图芯片引脚功能：主电源引脚Vcc和Vss•Vcc<40脚）：接＋5V电压；•Vss<20脚）：接地。
89C51晶振接法如图3-3。
图3-389C51晶振接法图选用6MHz频率的晶体，允许输入的脉冲频率为250kHz。
电容的大小范围为20pF～40pF，本设计选用30pF电容。
2．单片机复位状态单片机的复位都是靠外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的RST引脚上出现24个时钟震荡脉冲<2个机器周期）以上的高电平，单片机便实现初始化状态复位。
为了保证应用系统可靠地复位，在设计复位电路时，通常使RST引脚保持10ms以上的高电平。
只要保持高电平，则MCS-51单片机就循环复位；当RST从高电平变为低电平以后，MCS-51单片机从0000H地址开始执行程序。
在复位有效期间，ALE、引脚输出高电平。
89C51上电复位电路图。
图3-489C51上电复位电路图单片机复位状态表。
表 3-5 单片机复位状态表注：XXX不定复位后，P0口～P3口输出高电平，且使这些准双向口皆处于输入状态，并且将07H写入栈指针SP<即设定堆栈底为07H），同时，将程序计数器PC和其余的特殊功能寄存器清为0<不定的位除外）。
但复位不影响单片机内部的RAM 状态3.3数字频率计的信号输入电路设计7414是六反相施密特触发器集成电路，其基本作用就是反相器，一般用于信号输入电路，用施密特触发器对输入信号进行波形整形。
其功能作用如图3-13所示。
图3-13 输入-输出波形图本设计为满足设计要求，被测信号是要进行波形的变换。
由第一级的零偏置放大器把正弦波样的正负交替波形变换成单向脉冲，再经过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。
这样处理以后信号变成方波信号，以便后续的电路进行计数。
3.4数字频率计显示电路的设计在单片机系统中，常用的显示器有：发光二极管显示器，简称LED；液晶显示器，简称LCD；荧光管显示器。
而发光二极管显示又分为固定段显示和可以拼装的大型字段显示，此外还有共阳极和共阴极之分等。
LED段显示器结构与原理LED显示器是由发光二极管显示字段组成的显示块，有7段和“M”字段之分。
这种显示块有共阳极和共阴极两种。
此外，显示块中还有一个圆点型发光二极管<在图中以dP表示）用于显示小数点。
通过发光二极管亮、暗的不同组，可以显示多中数字、字母以及其他符号。
LED显示块中的发光二极管共有两种连接方法:(1>共阳极接法发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。
使用时公共阳极接＋5V，这样，阴极端输入低电平的段的发光二极管被点亮，相应的段被显示；而输入高电平的段则不点亮。