基于单片机的等精度数字测频装置的原理及实现

基于单片机的等精度数字测频在技术领域内，频率是一个最基本的参数，频率与其它许多电参量的测量计划，都有非常疏远的关系。

因此，频率的测量就显得更为重要，而且，目前在电子测量中，频率的测量精确度最高。

1. 电子计数测频原理框图首先，被测信号通过放大整形，形成幅度全都，外形全都是计数脉冲。

然后，N将它加到闸门的一个输入端，闸门由门控信号来控制其关闭时光。

计得的脉冲送至译码，再送显示出来。

而由晶振产生的1MHz的振荡信号经放大整形，形成方波，经多个10分频10s，1s，0.1s，0.01s，1ms，那么有fx=N／T符合测频定义。

按照f=N／T。

不难看出，采纳计数器测频的测量误差，一方面打算于闸门时光T准不精确，即由晶振提供的标准频率的精确度△T／T=-(△fo／fo)；另一方面打算于计数器计得的数准不准，即"±1误差"，△N／N=±1／N=±(1／○XTfx)。

所以，计数器挺直测频的误差主要有两项，即±1误差和标准频率误差。

测低频时，因为±1误差产生的测频误差大得惊人，所以不宜采纳挺直测频办法。

因为fX较低时，利用计数器挺直测频，由±1误差所引起的测频误差将会大到不行允许的程度。

所以，为了提高测量低频时的精确度，即削减±1误差的影响，可改成先测周期Tx，然后计算fx=1／Tx。

2. 电子计数器测周期原理Tx经放大整形控制双稳态触发器形成门控信号，控制闸门的开闭；然后晶搌产生的1MHz的振荡信号，经放大整形形成方波，产生幅度全都，外形全都是计数脉冲。

当闸门打开时，对计数脉冲举行计数；闸门关闭时，停止计数。

计得的脉冲送译码，送显示。

3. 定时器工作原理8XX的定时器T1由TH1，TL1组成，定时器T0由TH0，TL0组成。

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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。

基于单片机的等精度频率计设计0 引言随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，特别是单片微机的出现和发展，使传统的电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化，形成一种完全突破传统概念的新一代测量仪器。

频率计广泛采用了高速集成电路和大规模集成电路，使仪器在小型化、耗电、可靠性等方面都发生了重大的变化。

传统的频率计测量误差较大，等精度频率计以其测量准确、精度高、方便等优势将得到广泛的应用。

传统的测频方法有直接测频法和测周法[1]，在一定的闸门时间内计数，门控信号和被测信号不同步，计数值会产生一个脉冲的误差。

等精度测频法采用门控信号和被测信号同步，消除对被测信号计数产生的一个脉冲的误差。

等精度频率测量方法消除了量化误差，可以在整个测试频段内保持高精度不变，其精度不会因被测信号频率的高低而发生变化。

采用单片机作为控制核心的等精度频率计，可以充分利用单片机软件编程技术实现等精度测频。

通过单片机对同步门的控制，使被测信号和标准信号在闸门时间内同步测量，为了提高精度，将电子计数功能转为测周期，采用多周期同步测量技术，实现等精度测量。

1 等精度频率计的测量原理1．1 等精度频率计的测量原理500)this.style.width=500;”border=“0” />基于传统测频原理的频率计的测量精度将随被测信号频率的变化而变化。

传统的直接测频法其测量精度将随被测信号频率的降低而降低，测周法的测量精度将随被测信号频率的升高而降低，在实用中有较大的局限性，而等精度频率计不但具有较高的测量精度，而且在整个频率区域能保持恒定的测试精度。

等精度频率的测量原理图1 所示[2]。

频率为fx 的被测信号经通道滤波、放大、整形后输入到同步门控制电路和主门1（闸门），晶体振荡器的输出信号作为标准信号（时基信号）输入到主门2。

被测信号在同步控制门的作用下，产生一。

基于单片机等精度数字频率计的设计与实现作者：赵贺来源：《硅谷》2008年第19期[摘要]该系统以AT90S8515单片机为核心，应用单片机的运算和控制功能并采用等精度测量原理、应用LED显示器实时地将所测频率显示出来，在实际应用中既能满足测量的精度要求，又具有很好的性能价格比。

[关键词]单片机等精度测量频率中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)1010020－01一、前言基于传统测频原理的频率计在实际使用中存在比较大的局限性，其测量精度会随着被测信号频率的下降而下降，而等精度频率计在整个测频区内能保持恒定的测试精度，具有较高的测量精度。

二、等精度测量原理等精度频率测量的实现方法如图1所示。

在图中，预置门控信号是宽度为的一个脉冲，CNT1和CNT2是两个可控的计数器。

标准频率信号从CNT1的时钟输入端CLK输入，其频率为，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。

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。

CNT1和CNT2分别对被测信号（频率为）和标准频率信号（频率为）同时计数。

当预置门信号为低电平时，随后而至的被测信号的上升沿将使两个计数器同时关闭。

设在一次预置门时间内对被测信号的计数值为，对标准信号的计数值为，则下式成立：则计数结束后由CNT1和CNT2输出的计数值，根据上式的等精度测量公式即可计算出被测信号的频率。

由上述可见，等精度测频法具有以下三个特点：⑴相对测量误差与被测频率的高低无关；⑵增大或可以增大，减少测量误差，提高测量精度；⑶测量精度与预置门宽度和标准频率有关，与被测信号的频率无关，在预置门和常规测频闸门时间相同而被测信号频率同的情况下，等精度测量法的测量精度不变。

保证了测量的精度。

三、系统硬件电路组成应用等精度测频原理设计的系统硬件电路如图2所示，由MCU、信号放大与整形电路、晶振电路、显示电路、键盘电路及频率测量电路等组成。

㊀２０１９年第０４期㊀㊀基于ＳＴＣ单片机的等精度频率测量郭德孺广东电网有限责任公司惠州供电局，广东惠州５１６０００摘要：高频技术广泛应用于生产㊁生活等方面，尤其是在通信与电子信息行业中，高频技术更是设备生产制造的重要手段㊂如何以较低的成本，精确地开展等精度频率测量工作，提高测量范围，是业界一直以来的关注点㊂研究基于ＳＴＣ单片机的等精度频率测量进行讨论，对提高测量精度的方法进行讨论㊂关键词：ＳＴＣ单片机；频率计；测量中图分类号：ＴＰ３６８．１；ＴＭ９３５．１１基于ＳＴＣ单片机的等精度频率测量原理㊀㊀多周期同步测量是等精度测量法的别称㊂一般来说硬件系统由参考信号计数器㊁被测信号计数器㊁采样时间控制器㊁同步闸门控制器㊁运算元件等硬件组成㊂等精度频率测量结构图见下图：图１㊀度频率测量系统结构示意图该测量的系统基本工作原理如下：当设备发出测量出发信号之后，图中的采样时间控制器Ｐ通过产生预选闸门对同步闸门控制器进行控制，并且闸门控制器由被测信号出发进行同步，此时真正的采样时间形成，并实现同时控制两个计数器的作用，系统开始对参考信号和被测信号进行技术㊂被测信号频率计算公式如下：Ｆｘ／Ｎｘ＝Ｆｓ／Ｎｓ＝１／ＴｃＦｘ＝Ｆ㊃Ｎｓ／Ｎｘ式中：Ｎｘ 被测信号计数值；Ｎｓ 参考信号计数值；Ｔｃ 实际采样时间；Ｆｓ 参考信号频率值；Ｆｘ 被测信号频率值㊂通过计算式Ｆｘ＝Ｆ㊃Ｎｓ／Ｎｘ可以发现，参考信号Ｎｓ以及被测信号Ｎｘ的计数误差㊁参考信号Ｆｓ不确定度都是导致被测信号测量值出现变化的影响因素㊂被测信号的计数Ｎｘ不会出现ʃ１的计数误差的原因是由于在被测信号Ｆｘ同步下，测量技术实际采用的时间Ｔｃ产生㊂我们对计算式Ｆｘ＝Ｆ㊃Ｎｓ／Ｎｘ进行微分处理可以发现әＦｘ／Ｆｘ＝－１／（ＴｃＦｓ）㊂可见，实际采样时间Ｔｃ和参考信号频率值Ｆｓ对被测信号频率的测量精度起主要作用，并且相对误差不会出现变化［１］㊂２基于ＳＴＣ单片机的等精度频率测量实现过程㊀㊀由әＦｘ／Ｆｘ＝－１／（ＴｃＦｓ）可知，实际采样时间和参考信号频率值共同决定侧信号频率的测量精度㊂所以，保证闸门的状态和被测信号保持同步是提高频率测量精度的重要因素，而同步状态的控制离不开合理的硬件逻辑电路㊂可见，合理的硬件逻辑电路的实现是保证采样周期完整性的重要前提㊂我们可以通过采用单片机软件指令与Ｄ触发器进行配合的方法保证闸门的状态和被测信号保持同步的状态㊂其中软件流程图见下图：在电路中，需要在电路被电复位之后开始计测程序㊂如果将Ｐ１．１设置为较低，并且将低电平输入到Ｄ触发器的ＣＬＲ，则可以复位Ｄ触发器，并接着将两个门与非栅极比较，以实现块两个计数信道的功能㊂然后你开始准备计数㊂在测量之前，需要Ｐ１．１端口的低输出电平，并且计数器㊁位移寄存器和计数９９应用电子技术㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀基金项目：广东电网公司职工创新项目（０３１３００ＫＫ５２１９００４４）㊂㊀㊀２０１９年第０４期㊀图２㊀软件流程图分频器为零㊂所述设置电平将计数器㊁移位寄存器和计数分割器设置为零㊂端口ｐ１．４然后被输出到高电平，设备随后进入技术状态㊂当测量信号的第一脉冲到来时，Ｄ触发器输出１，以打开两个非栅极，并且当在同一时间接收到所述两个非栅极时，其通过相应的技术信道完成计数操作㊂因此，保证了从所测得信号的整个周期的上升边缘开始计数㊂当设定了程序初始计数寄存器值时，内部计数器信道Ｔ／Ｃ０和Ｔ／Ｃ１分别为０和ＦＦ３８Ｈ（ｍａｒｋ２００）㊂当标准信号被２５６分频时，如果通过Ｔ／Ｃ１信道进行完全计数，则发生中断㊂将Ｐ１．４端口设定为低电平，需要在关断之前闭合网关㊂但是，此时门真的没有关上㊂当检测信号的上升边缘发生时，触发Ｄ触发器，以关断网关㊂Ｑ端子输出为０，并且计数器停止计数㊂在初始化单机程序时，将外部中断ＩＮＴ０设定为边缘触发，将计数器设为Ｔ／Ｃ０㊁Ｔ／Ｃ１，触发方式设为电平触发［２］㊂硬件系统如下图所示：３单片机系统接口扩展技术在实现等精度频率测量功能之后，还需要设置不同的Ｉ／Ｏ端口来实现输入㊁控制㊁多路测量等功能，需要在对系统端口进行了有效扩展的基础上，提升传输速度，保证数据传输过程的可靠性和有效性㊂传统的扩展方式电路过于复杂，往往会降低系统的可靠性，并增加制作成本㊂而ＺＬＧ７２９０因为具有Ｉ２Ｃ串行接口，所以能够提供键盘中断信号方便与处理器接口㊂这种器件能够实现对６４只独立ＬＥＤ㊁６４个按键㊁８为共阴数码管的驱动；也能对扫描位数㊁任意数码管的闪烁进行控制，在控制循环移位段寻址和数据译码控制上也有突出表现㊂任意键的联机次数能够通过８个功能键进行检测㊂这种器件的连接方式十分简便，软件程序的编写容易，能够与单片机相连接㊂甚至在单片机承担复杂的数据处理任务的时候，也能有效简化软件编程过程以及硬件连接方式［３］㊂由于这种器件具有扫描显示功能，所以可以不使用单片机进行动态扫面动作，可见这种器件的运用能够让单片机将扫描键盘㊁显示的时间节省下来，提高系统的整体性能㊂另外，Ｉ２Ｃ串行接口的速度相对较高，能够与处理器连接，实现键盘终端信号的传输，进一步提高了测量的工作效率［４］㊂系统寄存器ＳｙｓｔｅｍＲｇｅ的ＫｅｙＡｖｉ位置受到函数键状态变化和有效键移动等因素的影响㊂通过使引脚信号处于低电平有效状态，中断所述引脚的低电平可以激活用户的键盘处理程序，并且提高所述程序的效率㊂ＺＬＧ７２９０顺序扫描由数字寄存器指定的每一显示刷新周期的显示号Ｎ和序列，将显示缓冲器的内容依次发送至ＬＥＤ驱动器以实现动态显示㊂通过削减Ｎ值，能够提高每一显示扫描时间的工作周期和ＬＥＤ的亮度，能够将显示缓冲器中的内容维持为当前状态㊂另外，可以通过修改闪烁控制寄存器［５］来控制闪烁频率和工作周期㊂ＺＬＧ通信和单芯片接口如图４所示㊂４总结数字频率计对于通信设备㊁计算机等设备的测量来说有着重要的意义㊂频率测量作为电子学测量中最基础的测量技术之一，在抗干扰㊁传输等方面都有着明显的优势，所以能够获得更高精度的测量结果㊂本文所介绍的数字频率计在测量０ １７０ＭＨｚ范围内的频率有着较高的精度，但是在设备的设计过程中仍然需要充分考虑测量精度和制造成本㊂通过实践发现，可以通过选用１０－８的１２Ｍ标准晶体，让测量精度达到１０⁃８以上㊂００１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀应用电子技术㊀２０１９年第０４期㊀㊀图３㊀硬件系统图图４㊀本系统ＺＬＧ通信与单片机的接口原理图参考文献［１］王妍．基于单片机的脉冲信号参数测量研究［Ｊ］．电子质量，２０１８（１２）：１０４⁃１０６．［２］徐伟，吴静，杨阳，袁振国，王迪．等精度信号参数测量仪设计［Ｊ］．实验技术与管理，２０１８（６）：１００⁃１０４．［３］刘海军．基于单片机的改进型变闸门测频法［Ｊ］．仪器仪表用户，２０１７（９）：１８⁃１９．［４］姜志健，庄建军，陈旭东，等．基于ＦＰＧＡ的高精度频率计的设计与实现［Ｊ］．电子测量技术，２０１７（５）：４１⁃４６．［５］赵嘉怡，李外云．基于ＳＴＣ单片机的等精度频率测量［Ｊ］．信息通信，２０１６（３）：８１⁃８２．１０１应用电子技术㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。

基于单片机的等精度测频法及其应用研究一、研究背景在许多电子测量中，频率是一个基本参数。

然而，频率测量是非常复杂的，特别是对于高频率和低频率的测量。

精确的频率测量对于各种电子设备的研究和制造都非常重要。

传统测频法中常用的是时间差测量法和计数测量法，这两种方法都具有测量精度不够高及难于自动化等缺点。

因此，需要研究一种更高精度的测频方法，这就是等精度测频法。

二、等精度测频法的基本原理等精度测频法是一种基于数字信号处理技术的测频方法。

该方法基于两个相邻的周期振荡信号之间的相位差求得信号的频率。

其基本原理如下：在相邻的周期T1和T2之间，通过计算第一个周期的信号与第二个周期信号之间的相位差$\\Delta\\phi$，反推出第二个周期信号的频率f：$$ f = \\frac{1}{2\\pi}\\cdot\\frac{\\Delta\\phi}{T_2-T_1} $$由上式可知，等精度测频法只需要获取两个相邻周期信号的相位差和两个周期的时间，即可求出信号的频率，测量精度较高。

三、等精度测频法的软件实现等精度测频法的实现需要用到数字信号处理技术，可以通过单片机结合C语言软件实现。

主要步骤如下：1.信号采样将需要测量的信号经过高精度的AD采集电路进行采样，将信号转换成对应的数字信号。

2.相位差计算通过数字信号处理技术，计算出相邻周期信号之间的相位差。

3.频率计算根据相邻周期信号的相位差和两个周期的时间，计算出信号的频率。

4.结果输出将计算出的结果输出到数码显示管等输出模块中，实现信号的频率测量功能。

四、等精度测频法的应用等精度测频法在电子设备制造、通信领域、科研实验等方面都具有重要应用价值。

例如：1.信号频率稳定性测试将需要测试的信号经过等精度测频法测量其频率稳定性，可用于评估设备的性能。

2.信号调制解调信号的调制解调中需要精确测量信号的频率，等精度测频法可以实现这一功能。

3.相位锁定在数字信号处理中，需要实现相位锁定功能来避免信号相位偏差造成的误差。

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。

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。

基于单片机的数字频率计的设计与实现摘要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，而且需要测频的范围也越来越宽。

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，而且测量范围低，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。

因此我们需要寻找一种新的测频的方法。

随着单片机技术的发展和成熟，用单片机来做为一个电路系统的控制电路逐渐显示出其无与伦比的优越性。

本文阐述了以AT89C51单片机为控制器件的频率测量方法，并用汇编语言进行设计，采用单片机智能控制，结合外围电子电路，用以实现高低信号频率的测量。

本文设计的是一个简易数字频率计，被测信号可以是正弦波、三角波、方波。

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。

关键词单片机；频率计；测量Design and implementation of Digital FrequencyMeter Based on Single Chip MircrocomputeAbstractAlong with the development of electronic information industry, signal as the basic elements, the frequency measurement in scientific research and practical application is increasingly important, but also need the scope of frequency measurement is becoming more and more wide. The traditional frequency plan usually adopts combinational circuits and the sequential circuits of the hardware circuit structure, product not only large size, speed is slow, and measuring range, and low accuracy of low. Therefore, as for frequency measurement requirements, the traditional method of frequency measurement in practical application already cannot satisfy requirements. Therefore, we need to find a new measuring method of frequency. Along with the development of technology and mature, use a singleship as a circuit system of control circuit shown its incomparable advantages.In this paper, with AT89C51 microcontroller to control the frequency of measurement devices and assembly language design, intelligent control using single chip, combined with the external electronic circuit, can be high and low frequency measurements. This paper designs a simple digital frequency, the measured signal can be sine wave , square wave. Firstly, the rectangular pulse, which the measured signal is amplified and reshaped, is used as control throttle valve. Then, the frequency counter counts the number of the periods using the internal timer/counter of signal is chip so as to gain the frequency value of measured signal. Finally, the frequency value of measured signal is displayed through static display circuits.From the analysis of theory, and introduces the digital frequency plan based on single chip design, selection of the system, and have all kinds of circuit components of hardware circuit simulaion.Keywords Micor- computer；Frequency；Measure目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (5)1.1 课题背景 (5)1.2 单片机的发展及特点 (5)1.3 频率计的基础知识 (5)1.4 论文研究内容 (6)第2章单片机简介及方案论证 (7)2.1 AT89C51单片机简介 (7)2.1.1 单片机及其引脚说明 (7)2.1.2 AT89C51的定时/计数器原理 (9)2.1.3 定时/计数器的工作模式 (10)2.1.4 定时／计数器的特殊功能控制寄存器 (10)2.1.5 定时／计数器(T0,T1)的控制寄存器 (11)2.2 数字频率计设计的几种方案 (12)2.3 几种方案的优劣讨论 (12)2.4 本次设计采用的方案 (13)2.5 本章小结 (13)第3章系统硬件设计 (14)3.1 数字频率计工作原理及结构框图 (14)3.1.1 一般数字式频率计的原理 (14)3.1.2 基于单片机的数字频率计原理 (14)3.2 电路原理图 (15)3.3 放大整形电路 (15)3.3.1 放大整形电路的必要性 (15)3.3.2 放大整形电路的原理 (15)3.4 分频电路 (19)3.4.1 分频电路介绍 (19)3.5 四选一电路 (20)3.6 显示电路 (21)3.6.1 显示原理 (21)3.6.2 显示电路图 (23)3.7 本章小结 (24)第4章系统软件设计 (25)4.1 软件流程图 (25)4.2 测频软件实现原理 (25)4.3 几个重要的分程序 (26)4.4 本章小结 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录A (31)附录B (37)附录C (43)附录D (44)第1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，,因此频率计在教学、科研、测量仪器、工业控制等方面都有较广泛的应用。

基于单片机的等精度测频系统的设计与实现作者：徐军来源：《科学与财富》2014年第07期摘要：传统的数字测频系统在测量高频信号时能够达到足够高的测量精度，但在测量低频信号时，其测量结果的有效位数将会减少，精度也会相应降低，有时不得不进行周期测量，因为传统的频率计采用的是直接测频法。

如果输入信号频率的动态范围较大，为了保证其测量精度，就需要频繁地人工切换测频和测周方式。

而这两种方式的显示单位又不同，这就给观察频率的连续变化带来极大的不便。

而本文提出的基于单片机的等精度数字测频装置，是利用单片机的内部计数器和程序运算功能，来进行等精度频率测量和显示的，因此不需要其它的测量辅助电路。

当输入信号频率大幅度变化时，该测量系统能以相同的有效位数来测量和显示信号频率及其变化。

关键词：等精度测频单片机测频一、硬件电路与设计一般来说，等精度测频系统的硬件组成包括：信号的滤波电路，放大电路，整形电路，由单片机组成的等精度测频电路以及人机交互界面，同时还包括电源模块，通信模块，数据存储模块等。

硬件框图如图3-0。

1.1 等精度测频电路由于振弦的共振频率范围为400～6000Hz，设计测量的分辨率为0.1Hz，测量精度为0.2Hz。

传感器输出的频率信号，此频率信号的稳定持续时间是有限的，必须在共振信号衰减到不至于影响测频前完成测量任务，因而，必须找到一种适当的测频方法。

本系统采用等精度测频法来实现。

1.1.1 等精度测频法的原理等精度测频法又叫多周期同步测量法，即测量输入信号的多个（整数个）周期值，再进行倒数运算而求得频率。

与直接测量法相比其优点是，可在整个测频范围内获得同样高的测试精度和分辨率。

其原理方框图如图3-6所示。

fx为输入信号频率，fc为时钟脉冲的频率。

A、B两个计数器（分别称之为事件计数器和时间计数器）在同一闸门时间T内分别对fc和fx进行计数，计数器A的计数值为NA=fXT，计数器B的计数值为NB=fcT。

50第24卷 第2期 零陵学院学报 V ol. 24 No.2 2003年3月 Journal of Lingling University Mar. 2003基于ＡＴ８９Ｃ51单片机的等精度数显频率计　　李春树　（湖南　零陵学院电子工程系，湖南　永州 ４２５００６）　摘 要：介绍了一种基于ＡＴ８９Ｃ５１单片机进行等精度数字测频的软、硬件实现方案。

该方法简单实用，具有较广的使用价值。

关键词：单片机；频率计；测频*中图分类号：Ｑ４－３９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１－９６９７（２００３）０２－００５０－０５　引言：数显频率计是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。

传统的数显频率计大多采用７４ＬＳ系列数字集成电路直接测频，在使用过程中存在电路结构复杂，测量精度低、故障率高、维护不易等问题。

随着单片机技术的不断发展，用单片机通过软件设计，采用适当的算法取代这部分电路不仅能弥补上述不足，而且性能也将大有提高。

　1 传统的测频电路结构及测频精度分析　传统的数显频率计采用直接方式测频。

即利用计数器在闸门开启期间对输入信号的周期进行计数来完成测频的。

若设计数值为x N ，则输入信号的频率可表示为：　wx x T Nf =式中Ｔｗ为闸门开启的时间宽度，一般由晶体振荡器产生标准频率0f 经过ｎ级１０分频后得到，即010fT nw =，由此得：010f N f x n x −=…………（１）　由于Ｔｗ是固定的，但对于任意的x f 电路无法保证在Ｔｗ时间内刚好有N ｘ个x T ，因此最大可能会产生±１个Ｔｘ的误差。

通过对（１）求导得：　)(1000df N dN f df x x n x +=−…………………　（２）　（２）÷（１）得：00f df N dN f df x x x x +=　其中00f df 为晶振的频率稳定度，通常可达１０－６￣１０－８数量级，xN x dN为计数值的相对误差。

「基于单片机的等精度频率计设计」频率计是一种能够测量信号频率的仪器，广泛应用于电子测量、通信、自动化控制等领域。

本文将介绍一种基于单片机的等精度频率计的设计。

首先，我们需要了解什么是频率计。

频率指的是在单位时间内所发生的周期性事件的次数，通常用赫兹（Hz）来表示。

频率计的作用就是测量信号的频率，并将其显示出来。

对于常见的数字信号，频率计可以通过测量信号的周期来计算频率，或者直接通过测量信号的脉冲宽度来计算频率。

基于单片机的等精度频率计设计，可以使用一种称为计数器的集成电路来实现。

计数器是一种能够实现计数功能的电子元件，可以根据输入信号的边沿触发来进行计数。

在本设计中，我们将使用单片机的GPIO口作为输入信号，通过对GPIO口状态的检测来实现计数。

设计步骤如下：1.选择单片机型号：根据实际需求选择一款适合的单片机，可以考虑因素包括计算能力、I/O口数量等。

2.电路设计：将输入信号接到单片机的GPIO口，并添加适当的电阻与电容进行滤波，以确保输入信号的稳定性和可靠性。

3.软件设计：编写单片机的程序代码，实现对GPIO口状态的检测和计数功能。

可以使用中断来响应GPIO状态变化，并在中断服务程序中进行计数。

4.频率计算：根据计数器的数值和计数的时间间隔，可以计算出频率。

频率的计算公式为：频率=计数器数值/计数时间间隔5.显示输出：设计一个合适的显示界面，将测得的频率显示出来。

可以通过七段数码管、液晶显示屏或者串口输出等方式来实现。

6.精度优化：根据实际需求，可以进一步进行精度优化。

例如，可以使用定时器来精确测量计数时间间隔，或者使用滤波算法对输入信号进行额外处理。

总之，基于单片机的等精度频率计设计可以通过选择合适的单片机、设计适当的电路以及编写合理的软件程序来实现。

通过该设计，我们可以轻松地测量各种信号的频率，并将结果准确地显示出来，为电子测量、通信、自动化控制等领域提供了便利和支持。

摘要频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。

频率计主要是由信号输入和放大电路、单片机模块、分频模块及显示电路模块组成。

AT89C51单片机是频率计的控制核心，来完成它待测信号的计数，译码，显示以及对分频比的控制。

利用它内部的定时/计数器完成待测信号频率的测量。

在整个设计过程中，所制作的频率计采用外部分频，实现10Hz~2MHz的频率测量，而且可以实现量程自动切换流程。

以AT89C51单片机为核心，通过单片机内部定时/计数器的门控时间，方便对频率计的测量。

其待测频率值使用LCD液晶显示器显示，并可以自动切换量程。

本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计，具有测量准确度高，响应速度快，体积小等优点。

关键词：频率计单片机计数器量程自动切换AbstractFrequency measurement is the most basic measurement in Electronic field. Frequency meter is mainly composed of a signal input and an amplifying circuit, SCM module, frequency module and a display circuit module. AT89C51 MCU is the control core frequency of dollars to complete its count of the signal under test, decoding, display and control of the frequency division ratio. Using its internal timer or counter to complete the signal of the under test cycle / frequency of measurement.Throughout the design process, periodic measurement of the frequency meter application and the corresponding mathematical treatment to achieve 10Hz ~ 10 KHz frequency measurements, and can automatically switch the flow to achieve scale. To the core of AT89C51 microcontroller, with the MCU internal timer / counter gate time, it can be easier for frequency measurement. The use of microcomputer technology to design a digital display of frequency meter, have a measurement of high accuracy, fast response, small size and so on.Keywords：Frequency meter, Single chip microcomputer, Counter, Automatic range switching目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)前言 (1)1 频率计简介 (2)1.1 频率计概述 (2)1.2 频率计发展与应用 (2)1.3 频率计设计内容 (3)2 设计原理与总体方案设计 (4)2.1 测频原理简介 (4)2.2总体思路 (4)2.3总体设计框图 (4)3 系统硬件电路单元电路设计 (7)3.1 AT89C51主控制器模块 (7)3.1.1 AT89C51的介绍： (7)3.1.2 复位电路及时钟电路 (8)3.1.3 单片机系统 (9)3.2 电源模块 (10)3.2.1 直流稳压电源的基本原理 (10)3.2.2 电源电路设计 (12)3.3 电平转换模块 (12)3.4 分频模块 (13)3.4.1 分频电路分析 (13)3.4.2 分频电路 (14)3.4.3 数据选择器74151 (15)3.5 显示模块 (16)3.5.1 LCD1602简介 (16)3.5.2 LCD1602接口应用 (18)3.5.3 LCD的指令说明 (19)3.5.4 基本操作时序 (20)3.5.5 1602显示电路 (21)3.6 总体电路图 (22)4 系统软件设计 (25)4.1 等精度频率计的算法设计 (25)4.2 软件模块设计 (25)4.3 中断服务子程序 (27)4.4 主程序流程图 (28)4.5 程序清单 (29)4.5.1主程序 (29)4.5.2显示子程序 (30)5 系统仿真与调试 (33)总结 (35)致谢 (36)参考文献 (37)前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。

基于单片机的等精度数字测频装置的原理及实现
陈一新
【期刊名称】《国外电子元器件》
【年(卷),期】2002(000)004
【摘要】提出了一种基于单片机的等精度数字测频装置的实现方案 . 介绍了利用单片机的内部计数器和程序运算功能进行等精度频率测量和显示的实现方法 . 给出了测量原理和装置的设计思想,最后讨论了装置的性能指标 .
【总页数】3页(P9-11)
【作者】陈一新
【作者单位】武汉大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM935
【相关文献】
1.基于单片机的等精度测频系统的设计与实现 [J], 徐军
2.使用C51编程实现基于单片机系统的数字测频装置 [J], 邢海瀛
3.基于单片机的等精度数字测频 [J], 张小义
4.基于单片机的等精度测频法及其应用研究 [J], 马惠铖
5.使用单片机测频的四种方法分析——兼谈等精度测频法的实现 [J], 邓旭升
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