简易数字频率计的设计_毕业设计论文
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【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。
毕业设计简易数字频率计的设计
毕业论文论文题目简易数字频率计的设计系部电信工程学院专业通信技术班级09通信技术2班姓名于银玲指导教师刘丽华2020年4 月1. 引言 (1)2. 数字频率计方案设计 (1)2.1 测量频率的方案分析 (1)2.2 本次设计采纳的方案 (2)3. 设计原理分析（硬件部份） (2)3.1 信号放大整形电路 (3)3.2 分频电路 (3)3.3 四选一电路 (3)3.4 51单片机部份 (4)3.5 显示电路 (4)4. 系统程序设计（软件部份） (5)4.1 测频软件实现原理 (5)4.2 软件流程图 (5)4.3 系统的仿真和调试 (6)4.4 系统的改善 (6)5. 总结与体会 (6)参考文献 (7)附录一：系统整体电路图 (8)附录二：系统整体程序.................................................................... 错误!未定义书签。
简易数字频率计的设计一摘要在电子技术中，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。
传统的频率计通常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，传统的测频的方式在实际应用中已不能知足要求。
因此咱们需要寻觅一种新的测频的方式。
随着单片机技术的进展和成熟，用单片机来做为一个电路系统的操纵电路慢慢显示出其无与伦比的优越性。
因此本论文采纳单片机来做为电路的操纵系统，设计一个能测量高频率的数字频率计。
毕业设计124数字频率计的设计
淮阴师范学院毕业设计物理系电子信息科学与技术专业课题名称数字频率计的设计学生姓名学生班级指导老师起讫日期 2004 .12 .1 — 2005 .4 .72005年4月7日摘要:利用等精度测量原理实现了频率的测量。
并介绍了一种进行等精度数字测量频率的硬件实现方案。
该方法简单实用，具有较广的使用价值。
关键词:数字频率计；函数信号发生器；闸门时间Abstract: A digital frequency meter designed by using equal precision measurement, have realized the frequency measurement. It introduces the hardware construction method of equal precision digital measurement frequency. This method is easy and convenient.Keywords: Digital frequency meter; Function signal generator;The interval between the opening and closing of the lock gate目录1 引言 (3)2 设计原理 (4)3 电路分析 (4)3.1 整体电路分析 (4)3.2 单元电路分析 (5)3.2.1 逻辑控制电路 (5)3.2.2 计数器 (7)3.2.3 锁存器 (8)3.2.4 BCD码七段显示译码/驱动器 (9)3.2.5 脉冲形成电路 (10)3.2.6 闸门电路 (12)3.3 整体电路图 (13)4 硬件调试 (15)4.1调试方法与过程 (15)4.1.1脉冲形成电路的调试 (15)4.1.2 时基电路的调试 (15)4.1.3锁存信号电路的调试 (15)4.1.4整体电路的调试 (15)4.2测试仪器与设备 (15)5 测试结果 (15)6心得体会 (15)7 感谢 (16)参考文献 (17)1.引言随着无线电技术的发展与普及，“频率”已成为广大群众所熟悉的物理量。
毕业设计66xx大学论文：简易频率计的设计
目录1、摘要 (2)2、设计要求与任务 (2)3、设计原理 (2)4、设计方案 (2)5、电路总的原理图 (4)6、器件介绍 (5)7、软件程序 (6)8、设计总结 (9)简易频率计的设计摘要:以单片机89C2051为核心，实现单位时间（1s）内周期信号的变化次数。
若在一定时间间隔T内测得周期信号的重复变化次数为N，则其频率为 f=N/T。
一．设计要求1.测量频率范围1Hz~1MHz，量程分为3档，即×1，×10，×100。
2.测量精度分别为：1Hz，10Hz，100Hz。
3.被测信号可以是正弦波、三角波和方波。
4.测量信号幅度0.1 ~10V.5.显示方式为4位十进制数显示。
二．设计原理频率的定义是单位时间（1s）内周期信号的变化次数。
若在一定时间间隔T 内测得周期信号的重复变化次数为N，则其频率为 f=N/T。
三．设计方案1.本方案采用单片机实现，原理框图如下：原理框图1基本原理是，被测信号u x首先经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号，频率与被测信号的频率f x相同。
时钟电路产生时间基准信号，控制计数与保持状态。
当其高电平时，计数器计数；低电平时，计数器处于保持状态，数据送入锁存器进行锁存显示。
然后对计数器清零，准备下一次计数。
五、调试过程1、系统测试仪器及设备：双路跟踪稳压稳流电源DH1718E-5直流稳压电源数字示波器Tektronix TDS1002数字万用表2、测试方法：（1）调试的基本过程先将电路的硬件电路调好调软件部分。
硬件部分：接上电源数码管都不会亮，如果将复位电容C1开路，四个数码管都显示8。
硬件部分没问题后就用WAVE来仿真软件。
软件调好后输入频率，看看误差。
（2）试中发现的问题在调软件的时候发现，数码管显示的数据是错乱的，比如1234HZ，它显示的是3241HZ。
通过该程序它也只能显示4321HZ，这是这个电路的唯一的没有解决的问题，再以后我会继续学习汇编程序，相信会编出来的。
数字频率计毕业论文
数字频率计毕业论文数字频率计是一种用于测量信号频率的仪器，广泛应用于电子工程、通信工程、无线电技术等领域。
它的原理是通过将输入信号与参考信号进行比较，从而得到信号的频率信息。
本文将从数字频率计的原理、应用以及未来发展方向等方面进行探讨。
一、数字频率计的原理数字频率计的原理基于周期计数法。
它通过将输入信号与参考信号进行比较，并计算两个信号之间的相位差，从而得到信号的频率。
具体来说，数字频率计将输入信号分成若干个周期，并通过计数器记录每个周期的时间。
然后，通过计算每个周期的时间差，即可得到信号的频率。
二、数字频率计的应用数字频率计在电子工程领域有着广泛的应用。
首先，它可以用于测量无线电信号的频率。
在通信工程中，我们经常需要测量无线电信号的频率，以确保信号的稳定性和准确性。
数字频率计能够提供高精度的测量结果，使我们能够更好地了解信号的特性。
其次，数字频率计还可以用于频谱分析。
频谱分析是一种将信号分解成不同频率成分的方法，可以帮助我们了解信号的频率分布情况。
数字频率计可以通过测量信号的频率，为频谱分析提供准确的数据支持，从而帮助我们更好地理解信号的特性。
此外，数字频率计还可以用于音频设备的调试和校准。
在音频工程中，我们经常需要调试和校准音频设备，以确保音频信号的准确性和稳定性。
数字频率计能够提供高精度的频率测量结果，为音频设备的调试和校准提供准确的参考。
三、数字频率计的未来发展方向随着科技的不断发展，数字频率计也在不断演进和改进。
未来，数字频率计有望在以下几个方面得到进一步发展。
首先，数字频率计的测量精度将进一步提高。
随着技术的进步，数字频率计的测量精度将得到进一步提升。
高精度的测量结果将使得我们能够更准确地了解信号的特性，为相关领域的研究和应用提供更可靠的数据支持。
其次，数字频率计的测量范围将进一步扩大。
目前，数字频率计的测量范围通常在几十Hz到几GHz之间。
未来，随着技术的发展，数字频率计的测量范围有望进一步扩大，从而能够满足更广泛的应用需求。
简易数字频率计的设计(可测周期等)
摘要本文对基于单片机的数字频率计系统进行了研究。
首先在绪论中介绍了本课题的课题背景、研究意义及完成的功能。
本系统是以单片机的基本语言C语言来进行软件设计，51的编程语言常用的有二种，一种是汇编语言，一种是C 语言。
汇编语言的机器代码生成效率很高但可读性却并不强，复杂一点的程序就更是难读懂，而C 语言在大多数情况下其机器代码生成效率和汇编语言相当，但可读性和可移植性却远远超过汇编语言，而且C 语言还可以嵌入汇编来解决高时效性的代码编写问题。
综合以上C 语言的优点，我在编写本系统程序时选择了C 语言。
正文中首先介绍了系统的总体设计思路，然后简单描述系统硬件工作原理，且附以系统硬件设计框图；接着具体描述了系统的软、硬件设计，仿真结果，误差分析；最后对本次设计做出了简单的总结、并且提出一些教学建议，文档还附上了本次系统设计的电路原理图、PCB图及元器件清单。
本文撰写的主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。
关键词：单片机；编程；系统设计ABSTRACTIn this paper, based on single chip digital frequency meter systems were studied.First described in the introduction the subject of this topic background, research significance and complete functions. The system is based on SCM's basic language C language for software design, programming language commonly used in 51 there are two, one is in assembly language, one is the C language. Assembly language code generation highly efficient machine readable, but they are not strong, complex process that is even more difficult to read, while the C language, in most cases, the efficiency of its machine code generation and assembly language equivalent, but readable and portability is far more than assembly language, but can also be embedded in C language compilation to solve the time-sensitive nature of coding problems. To sum up the advantages of C language, I am in the preparation of the system selected C language program. First introduced the system in the body of the overall design idea, and then a brief description of system hardware works, and attached to the system hardware design block diagram; then specifically describes the system's software and hardware design, simulation results, error analysis; Finally, to make this design a simple summary, and some teaching suggestions, the document is also attached to this sub-system design, circuit schematics, PCB drawings and parts lists.This article written by the leading idea is that hardware and software combined with hardware-based, to the preparation of various functional modules.Keywords: microcontroller; programming; system design目录1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍 (4)1.1 设计课题任务 (4)1.2 功能要求说明 (4)1.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明 (4)2 设计课题硬件系统的设计 (6)2.1 设计课题硬件系统各模块功能简要介绍 (6)2.2 设计课题电路原理图、PCB图、元器件布局 (6)2.3 设计课题元器件清单 (6)3 设计课题软件系统的设计 (7)3.1 设计课题使用单片机资源的情况 (7)3.2 设计课题软件系统各模块功能简要介绍 (7)3.3 设计课题软件系统程序流程框图 (8)3.4 设计课题软件系统程序清单 (9)4 设计结论、仿真结果、误差分析、教学建议 (15)4.1 设计课题的设计结论及使用说明 (15)4.2 设计课题的仿真结果 (15)4.3 设计课题的误差分析 (17)4.4 设计体会 (17)4.5 教学建议 (17)参考文献 (18)鸣谢 (19)附录1：元器件清单 (20)附录2：电路原理图 (21)附录3：元器件布局图 (22)附录4： PCB图 (23)1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍1.1 课题设计任务设计一个能够测量矩形波信号的频率、周期、脉宽、占空比的频率计。
数显简易频率计设计论文
学校：淄博职业学院班级： P09电气自动化四班姓名：学号：指导教师：2010年10月目录一. 摘要 (3)二设计内容及要求 (4)三. 设计思路及原理 (5)四. 设计分析 (7)1.时基电路 (7)2.逻辑控制电路 (9)3 译码显示电路 (11)4 计数、译码、显示电路原理电路图 (14)5报警系统 (14)五. 使用的元器件 (16)六．参考文献 (17)七．心得体会 (18)八．附录 (19)一．摘要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.它的基本功能是测量正弦信号.方波信号,尖脉冲信号及其他各种单位时间内变化的物理量.本文粗略讲述了我在本次实习中的整个设计过程及收获。
讲述了数字频率计的工作原理以及其各个组成部分，记述了我在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结果的方方面面。
二 .设计内容及要求要求设计一个简易的数字频率计，其信号是给定的脉冲信号，是比较稳定的。
1.测量信号:方波；2.测量频率范围: 1Hz~9999Hz ; 10KHz~9999KHz;3.显示方式: 4位十进制数显示;4.时基电路由 555 定时器及分频器组成, 555 振荡器产生脉冲信号,经分频器分频产生的时基信号,其脉冲宽度分别为: 1s,0.1s;5.当被测信号的频率超出测量范围时,报警.三. 设计思路及原理数字频率计由四部分组成：时基电路、闸门电路、逻辑控制电路以及可控制的计数、译码、显示电路。
由555 定时器,分级分频系统及门控制电路得到具有固定宽度T 的方波脉冲做门控制信号,时间基准T称为闸门时间.宽度为T的方波脉冲控制闸门的一个输入端B.被测信号频率为fx,周期Tx.到闸门另一输入端A.当门控制电路的信号到来后,闸门开启,周期为Tx的信号脉冲和周期为T的门控制信号结束时过闸门,于输出端C 产生脉冲信号到计数器,计数器开始工作,直到门控信号结束,闸门关闭.单稳1的暂态送入锁存器的使能端,锁存器将计数结果锁存,计数器停止计数并被单稳2暂态清零. (简单地说就是:在时基电路脉冲的上升沿到来时闸门开启,计数器开始计数,在同一脉冲的下降沿到来时,闸门关闭,计数器停止计数.同时,锁存器产生一个锁存信号输送到锁存器的使能端将结果锁存,并把锁存结果输送到译码器来控制七段显示器,这样就可以得到被测信号的数字显示的频率.而在锁存信号的下降沿到来时逻辑控制电路产生一个清零信号将计数器清零,为下一次测量做准备,实现了可重复使用,避免两次测量结果相加使结果产生错误.) 若T=1s,计数器显示fx=N(T时间内的通过闸门信号脉冲个数) 若T=0.1s,通过闸门脉冲个数位N时,fx=10N,(闸门时间为0.1s时通过闸门的脉冲个数).也就是说,被测信号的频率计算公式是fx=N/T.由此可见,闸门时间决定量程,可以通过闸门时基选择开关,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.被测信号频率通过计数锁存可直接从计数显示器上读出.在整个电路中,时基电路是关键,闸门信号脉冲宽度是否精确直接决定了测量结果是否精确.因此,可得出数字频率计的原理框图如下:四.设计分析IVVII1.时基电路其基本电路图如下:J2Key =它由两部分组成:第一部分为555定时器组成的振荡器(即脉冲产生电路),要求其产生1000Hz的脉冲.振荡器的频率计算公式为:f=1.43/((R1+2*R2)*C),因此,我们可以计算出各个参数通过计算确定了R1取430欧姆,R2取500欧姆,电容取1uF.这样我们得到了比较稳定的脉冲。
简易数字频率计的设计
电子技 术 ・ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
简 易数 字频率计的设计
文／ 廖颖民
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时钟 的上升沿触 发工作脉 冲信号。７ ４ Ｌ Ｓ １ ２ ３可 完成该部分功能，其脉冲宽度由电路的时间常 成计数器要求的脉冲信号。设计 中采用 的是 由 数决定 ，但为保证系统正常工作，单稳电路产 ５ ５ ５定时器构成 的施 密特触 发器对波形进 行整 生的脉冲宽度不能大于该量程分频器输出信号 形。其工作原理为：当输 入信号电压逐 步升高 的周 期 。 时 ，＞施 密特上 的 ． 内部触发器 发生翻转 ；当 ２ ． ５计 数 器 电路 逐步下 降到 ＜ ，电路会再次发生翻转 。施 密特 触发器不仅可将缓变的输入信号转换为边沿陡 计 数器 对经 整形 （ 分 频 ） 后 的 待 测 信 号 峭的矩形波 ，同时在输入信号的上升过程中， 进行脉冲计数 ， 计数完毕后送入锁存译码 电路 ， 【 关键词 】数字 频率计 时基 电路 闸 门电路 输 出状态转换时对应的输入 电平，与输 入信号 并在 显示器上显示 。电路采用 ４位十进制计数 逻 辑 控 制 电路 计 数 器 电路 锁存 译 码 电路 下降过程中输 出状态转换时对应的输入电平数 器 级 联 而 成 ，十 进 制 计 数 器 使 用 ７ ４ Ｌ Ｓ ９ ０ ，其 值是不 同的 ， 亦即存在 所谓的“ 回差 ” 。 利用“ 回 中计数器的清零 由清零脉冲加手动复位开关实 差”可以排 除干扰 的影响 ，得到正确的波 形。 现。 数字 频率 计是用 来测 量频 率 与周期 ，并 ２ ． ２时基 电路 ２ 进行计数、测时的重要仪器，在使用上较示波 ６锁存译 码 电路 器经 济、便 利，现 已在 许 多领域 得到 广泛 应 时基 电路用 来产 生一个 标准 的时 间信号 锁存 译码 电路 由锁 存器 和译码 器构 成， 用。在产品的研发、实验、生产过程中，许多 以控 制计数器 的计数标准 时间。它可 由定时器 本 设计 采用 Ｃ Ｄ４ ５ １ ｌ来 实现 。Ｃ Ｄ ４ ５ １ １具有锁 情况下并不需要购置贵重的专用测频计数器， ５ ５ ５构 成 的 多 谐 振 荡 器 、 晶 体 振 荡 器 等 产 生 。 存 、译码和和驱动功能，可直接驱动数码管。 而可灵活采用 自行设计的测频计数电路，这不 由于时钟信 号是控制 计数 器计数 的标准时 间信 若计数器输 出直接接译码显示，则在闸门信号 仅方便工作 需要 、还可 降低成本 。本文论述采 号 ， 其 精度 在 很 大程 度上 决 定 了频 率 计 的测 量 为高 电平期 间、频率 的显示将会随着计数值的 用小规模集成块设计数字频率计的方法及相应 精度 。因而要求方波的宽度准确 且稳定。由定 增加而不断变化 。为 防止该现象产生，须在计 电路 ，对于 电子产 品开发 、测试人员具有参考 时器 ５ ５ ５构成的多谐振荡器精度 不高且难 以调 数和 显示之 间加入锁存 。只有当计数器停止计 及应用价值 。 节 ，故本设计采用晶体振荡器经分频获得。设 数后 （ 闸门信 号由高电平变低 电平后 ），才将 计 中时钟 电路采 用 ３ ２ ． ７ ６ ８ ｋ Ｈ ｚ石 英 晶体和 １ ４ 计 数值锁存 并输 出译码显示 ，锁存信号 由逻辑 １数字频率计测频的基本原理 级 分频 器 Ｃ Ｄ４ ０ ６ ０构 成 晶 体 振 荡 器 。ＣＤ ４ ０ ６ ０ 控制电路提供。因 Ｃ Ｄ４ ５ １ １为上升沿锁存 ，低 频 率 的定义 就是周 期性信 号在 单位 时间 内含有 １ ４级 的二进 制串行计数 器，可进 行分 电平导通、高 电平保持 ，因而 Ｃ Ｄ４ ５ １ ｌ 的锁存 （ １ ｓ ）内变化 的次数。若在一定 时间间隔 ｔ 内 频 ，３ ２ ． ７ ６ ８ ｋ Ｈｚ 谐 振 频率 经 内部 １ ４级计 数 器 端⑤ 脚接锁存信 号的非端 ， 即７ ４ Ｌ Ｓ １ ２ ３的④脚 。 测 得这个周期性 信号重复变化的次数 为 ｎ ，则 １ ６ ３ ８ ４分 频 后在 ＣＤ ４ ０ ６ ０输 出端 可 输 出 ２ Ｈｚ 这样在跳变的瞬问，锁存器导通，计数 器的数 其 频率可表示为：ｆ － ｎ ／ ｔ 。本数字频率计 的工作 脉 冲 信 号 ， 产 生 脉 冲 宽 度 为 １ ｓ的 方 波 ｆ ＝ ｌ ／ 值输入锁存器锁存 、并对计数器清零。为防止 原理为：被测信号经放大整形电路转 换成计数 Ｔ ＝ Ｉ ／ （ Ｉ ＋Ｉ ） ＝ Ｏ ． ５ Ｈｚ 。所 以 ２ Ｈ ｚ的 信 号 经 两 级 Ｄ 显示时出现 闪烁现象，锁存信号的周期必须大 器 所要求 的脉冲信 号， 其频率与被测信号相 同。 触 发器构 成的 四分频可获得 高 电平 为 １ ｓ的脉 于人眼的视觉滞留时间。 时基 电路提供标准 时间信 号 Ｔ，其 高电平持续 冲 信号 。Ｄ触发器 可 由 ７ ４ Ｌ Ｓ ７ ４构成 。要注意 时间 ＝１ ｓ ，当 １ ｓ 信 号到来时 ，闸 门开通 ，被测 在 电路中 Ｃ Ｄ ４ ０ ６ ０的清零端必须接地 ，否则计 ３ 设 计 总 结 脉冲信号通过闸门，计数器开始计数 。直到 １ ｓ 数器清零 、同时振荡器停振。 本 简 易数字 频率计 由 多个子 电路 组成， 信 号 结 束 时 闸 门关 闭、 停 止 计 数 ，同 时 保 持 原 ２ ． ３ 闸 门 电路 为保证 电路达到设计的精准度， 电路制作过程 有 的状 态 不 变 。 若 在 闸 门 时 间 １ ｓ内 计 数 器 记 中要注意对元器件兼容性 的检查 ，电路制作完 得 的脉冲 个数为 Ｎ，则被测 信号频率 ＝ ＮＨｚ 。 闸 门电路用 来控 制计 数时 间， 由一个与 成后还应使用示波器等仪器对其进行必要的检 逻辑控制电路的作用有 二： 非门构成。与非门的一端 由时基 电路提供 的秒 查 调 试 。 （ １ ）产生锁 存脉冲 ，使 显示器上 的数 字 脉冲输入，另一端由待测 信号整 形后输 入。电
简 易数 字频率计的设计
文／ 廖颖民
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时钟 的上升沿触 发工作脉 冲信号。７ ４ Ｌ Ｓ １ ２ ３可 完成该部分功能，其脉冲宽度由电路的时间常 成计数器要求的脉冲信号。设计 中采用 的是 由 数决定 ，但为保证系统正常工作，单稳电路产 ５ ５ ５定时器构成 的施 密特触 发器对波形进 行整 生的脉冲宽度不能大于该量程分频器输出信号 形。其工作原理为：当输 入信号电压逐 步升高 的周 期 。 时 ，＞施 密特上 的 ． 内部触发器 发生翻转 ；当 ２ ． ５计 数 器 电路 逐步下 降到 ＜ ，电路会再次发生翻转 。施 密特 触发器不仅可将缓变的输入信号转换为边沿陡 计 数器 对经 整形 （ 分 频 ） 后 的 待 测 信 号 峭的矩形波 ，同时在输入信号的上升过程中， 进行脉冲计数 ， 计数完毕后送入锁存译码 电路 ， 【 关键词 】数字 频率计 时基 电路 闸 门电路 输 出状态转换时对应的输入 电平，与输 入信号 并在 显示器上显示 。电路采用 ４位十进制计数 逻 辑 控 制 电路 计 数 器 电路 锁存 译 码 电路 下降过程中输 出状态转换时对应的输入电平数 器 级 联 而 成 ，十 进 制 计 数 器 使 用 ７ ４ Ｌ Ｓ ９ ０ ，其 值是不 同的 ， 亦即存在 所谓的“ 回差 ” 。 利用“ 回 中计数器的清零 由清零脉冲加手动复位开关实 差”可以排 除干扰 的影响 ，得到正确的波 形。 现。 数字 频率 计是用 来测 量频 率 与周期 ，并 ２ ． ２时基 电路 ２ 进行计数、测时的重要仪器，在使用上较示波 ６锁存译 码 电路 器经 济、便 利，现 已在 许 多领域 得到 广泛 应 时基 电路用 来产 生一个 标准 的时 间信号 锁存 译码 电路 由锁 存器 和译码 器构 成， 用。在产品的研发、实验、生产过程中，许多 以控 制计数器 的计数标准 时间。它可 由定时器 本 设计 采用 Ｃ Ｄ４ ５ １ ｌ来 实现 。Ｃ Ｄ ４ ５ １ １具有锁 情况下并不需要购置贵重的专用测频计数器， ５ ５ ５构 成 的 多 谐 振 荡 器 、 晶 体 振 荡 器 等 产 生 。 存 、译码和和驱动功能，可直接驱动数码管。 而可灵活采用 自行设计的测频计数电路，这不 由于时钟信 号是控制 计数 器计数 的标准时 间信 若计数器输 出直接接译码显示，则在闸门信号 仅方便工作 需要 、还可 降低成本 。本文论述采 号 ， 其 精度 在 很 大程 度上 决 定 了频 率 计 的测 量 为高 电平期 间、频率 的显示将会随着计数值的 用小规模集成块设计数字频率计的方法及相应 精度 。因而要求方波的宽度准确 且稳定。由定 增加而不断变化 。为 防止该现象产生，须在计 电路 ，对于 电子产 品开发 、测试人员具有参考 时器 ５ ５ ５构成的多谐振荡器精度 不高且难 以调 数和 显示之 间加入锁存 。只有当计数器停止计 及应用价值 。 节 ，故本设计采用晶体振荡器经分频获得。设 数后 （ 闸门信 号由高电平变低 电平后 ），才将 计 中时钟 电路采 用 ３ ２ ． ７ ６ ８ ｋ Ｈ ｚ石 英 晶体和 １ ４ 计 数值锁存 并输 出译码显示 ，锁存信号 由逻辑 １数字频率计测频的基本原理 级 分频 器 Ｃ Ｄ４ ０ ６ ０构 成 晶 体 振 荡 器 。ＣＤ ４ ０ ６ ０ 控制电路提供。因 Ｃ Ｄ４ ５ １ １为上升沿锁存 ，低 频 率 的定义 就是周 期性信 号在 单位 时间 内含有 １ ４级 的二进 制串行计数 器，可进 行分 电平导通、高 电平保持 ，因而 Ｃ Ｄ４ ５ １ ｌ 的锁存 （ １ ｓ ）内变化 的次数。若在一定 时间间隔 ｔ 内 频 ，３ ２ ． ７ ６ ８ ｋ Ｈｚ 谐 振 频率 经 内部 １ ４级计 数 器 端⑤ 脚接锁存信 号的非端 ， 即７ ４ Ｌ Ｓ １ ２ ３的④脚 。 测 得这个周期性 信号重复变化的次数 为 ｎ ，则 １ ６ ３ ８ ４分 频 后在 ＣＤ ４ ０ ６ ０输 出端 可 输 出 ２ Ｈｚ 这样在跳变的瞬问，锁存器导通，计数 器的数 其 频率可表示为：ｆ － ｎ ／ ｔ 。本数字频率计 的工作 脉 冲 信 号 ， 产 生 脉 冲 宽 度 为 １ ｓ的 方 波 ｆ ＝ ｌ ／ 值输入锁存器锁存 、并对计数器清零。为防止 原理为：被测信号经放大整形电路转 换成计数 Ｔ ＝ Ｉ ／ （ Ｉ ＋Ｉ ） ＝ Ｏ ． ５ Ｈｚ 。所 以 ２ Ｈ ｚ的 信 号 经 两 级 Ｄ 显示时出现 闪烁现象，锁存信号的周期必须大 器 所要求 的脉冲信 号， 其频率与被测信号相 同。 触 发器构 成的 四分频可获得 高 电平 为 １ ｓ的脉 于人眼的视觉滞留时间。 时基 电路提供标准 时间信 号 Ｔ，其 高电平持续 冲 信号 。Ｄ触发器 可 由 ７ ４ Ｌ Ｓ ７ ４构成 。要注意 时间 ＝１ ｓ ，当 １ ｓ 信 号到来时 ，闸 门开通 ，被测 在 电路中 Ｃ Ｄ ４ ０ ６ ０的清零端必须接地 ，否则计 ３ 设 计 总 结 脉冲信号通过闸门，计数器开始计数 。直到 １ ｓ 数器清零 、同时振荡器停振。 本 简 易数字 频率计 由 多个子 电路 组成， 信 号 结 束 时 闸 门关 闭、 停 止 计 数 ，同 时 保 持 原 ２ ． ３ 闸 门 电路 为保证 电路达到设计的精准度， 电路制作过程 有 的状 态 不 变 。 若 在 闸 门 时 间 １ ｓ内 计 数 器 记 中要注意对元器件兼容性 的检查 ，电路制作完 得 的脉冲 个数为 Ｎ，则被测 信号频率 ＝ ＮＨｚ 。 闸 门电路用 来控 制计 数时 间， 由一个与 成后还应使用示波器等仪器对其进行必要的检 逻辑控制电路的作用有 二： 非门构成。与非门的一端 由时基 电路提供 的秒 查 调 试 。 （ １ ）产生锁 存脉冲 ，使 显示器上 的数 字 脉冲输入，另一端由待测 信号整 形后输 入。电
数字频率计的设计 毕业设计论文
数字频率计的设计摘要:本论文是一种直接用十进制数字来显示被测信号频率的测量装置。
它不仅可以测量正弦波、方波、三角波的频率，而且还可以测量其它各种单位时间内变化的物理量的频率。
该频率计是首先将被测信号变成脉冲信号，其重复频率等于被测频率。
时钟电路提供标准的时间脉冲信号。
闸门电路由标准秒信号进行控制，当闸门信号为高电平时，闸门开通，被测信号的脉冲通过闸门送入计数显示电路进行显示；当闸门信号为低电平时，闸门关断，计数器没有时钟脉冲输出，计数器停止计数。
关键词:频率显示闸门秒信号引言随着无线电技术的发展与普及，“频率”已成为广大群众所熟悉的物理量。
调节收音机上的频率刻度盘可以使我们选听到自己所喜欢的电台节目；调节电视机上的微调旋钮可使电视机对准电视台的广播频率，获得图像清晰的收看效果，这些已成为人们的生活常识。
人们在日常生活、工作中更离不开计时。
学校何时上、下课？工厂几时上、下班等这些都涉及到计时。
频率、时间的应用，在当代高科技中显得尤为重要。
例如，邮电通讯，大地测量，地震预报等等，都与频率、时间密切相关，只是其精密度和准确度比人们日常生活中的要求高得多罢了。
本次设计主要采用计数法制成一个测量范围在0～9999Hz的频率计。
该频率计闸门信号的采样时间为1s，并采用4位数码管显示。
它不仅可以测量正弦波、方波、三角波的频率，而且还可以测量其它各种单位时间内变化的物理量的频率。
一、数字频率计的组成数字频率计电路主要由串联型稳压电源、整形电路、10分频电路、时钟电路、闸门形成及控制电路、计数显示电路等组成。
电路组成框图1-1如下:待测信号整形电路10分频电路闸门形成及控制电路串联型稳压电源时钟电路计数显示电路电路组成框图1-1二、设计所用集成电路简介1.集成电路NE555概述NE555是一种集模拟、数字于一体的中规模集成电路，它常应用于信号的产生与变化、电路的检测与控制。
芯片采用双列直插式封装，有八个管脚。
NE555引脚图2-1和功能如下图2-1引出端功能符号：TR: 置位控置制端，也称电平触发端RD: 复位端，低电平有效Q: 电路的输出端CO: 电压控制端TH: 复位控制端DIS: 放电端Vcc: 电源端GND: 接地脚2.集成电路CD4518概述集成电路CD4518是一个双BCD码加法计数器。
数字频率计的设计毕业设计(论文)
湖南工程职业技术学院HUNAN ENGINEERING POLYTECHNIC 毕业设计（论文）设计（论文）题目：数字频率计的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录第一部分毕业设计（论文）开题报告第二部分设计说明书2013届毕业设计（论文）资料第一部分毕业设计（论文）开题报告湖南工程职业技术学院毕业设计（论文）开题报告（2013届）2013年 5 月18 日料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师审查后签署意见生效。
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简易数字频率计的设计摘要本文对基于单片机的数字频率计系统进行了研究。
首先在绪论中介绍了本课题的课题背景、研究意义及完成的功能。
本系统是以单片机的基本语言C语言来进行软件设计，51的编程语言常用的有二种，一种是汇编语言，一种是C 语言。
汇编语言的机器代码生成效率很高但可读性却并不强，复杂一点的程序就更是难读懂，而C 语言在大多数情况下其机器代码生成效率和汇编语言相当，但可读性和可移植性却远远超过汇编语言，而且C 语言还可以嵌入汇编来解决高时效性的代码编写问题。
综合以上C 语言的优点，我在编写本系统程序时选择了C 语言。
正文中首先介绍了系统的总体设计思路，然后简单描述系统硬件工作原理，且附以系统硬件设计框图；接着具体描述了系统的软、硬件设计，仿真结果，误差分析；最后对本次设计做出了简单的总结、并且提出一些教学建议，文档还附上了本次系统设计的电路原理图、PCB图及元器件清单。
本文撰写的主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。
关键词：单片机；编程；系统设计ABSTRACTIn this paper, based on single chip digital frequency meter systems were studied.First described in the introduction the subject of this topic background, research significance and complete functions. The system is based on SCM's basic language C language for software design, programming language commonly used in 51 there are two, one is in assembly language, one is the C language. Assembly language code generation highly efficient machine readable, but they are not strong, complex process that is even more difficult to read, while the C language, in most cases, the efficiency of its machine code generation and assembly language equivalent, but readable and portability is far more than assembly language, but can also be embedded in C language compilation to solve the time-sensitive nature of coding problems. To sum up the advantages of C language, I am in the preparation of the system selected C language program. First introduced the system in the body of the overall design idea, and then a brief description of system hardware works, and attached to the system hardware design block diagram; then specifically describes the system's software and hardware design, simulation results, error analysis; Finally, to make this design a simple summary, and some teaching suggestions, the document is also attached to this sub-system design, circuit schematics, PCB drawings and parts lists.This article written by the leading idea is that hardware and software combined with hardware-based, to the preparation of various functional modules.Keywords: microcontroller; programming; system design目录1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍 (4)1.1 设计课题任务 (4)1.2 功能要求说明 (4)1.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明 (4)2 设计课题硬件系统的设计 (6)2.1 设计课题硬件系统各模块功能简要介绍 (6)2.2 设计课题电路原理图、PCB图、元器件布局 (6)2.3 设计课题元器件清单 (6)3 设计课题软件系统的设计 (7)3.1 设计课题使用单片机资源的情况 (7)3.2 设计课题软件系统各模块功能简要介绍 (7)3.3 设计课题软件系统程序流程框图 (8)3.4 设计课题软件系统程序清单 (9)4 设计结论、仿真结果、误差分析、教学建议 (15)4.1 设计课题的设计结论及使用说明 (15)4.2 设计课题的仿真结果 (15)4.3 设计课题的误差分析 (17)4.4 设计体会 (17)4.5 教学建议 (17)参考文献 (18)鸣谢 (19)附录1：元器件清单 (20)附录2：电路原理图 (21)附录3：元器件布局图 (22)附录4： PCB图 (23)1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍1.1 课题设计任务设计一个能够测量矩形波信号的频率、周期、脉宽、占空比的频率计。
该频率计上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入测量准备状态。
按频率测量键则测量频率；按周期测量键则测量周期；按脉宽测量键则测量脉宽；按占空比测量键则测量占空比。
1.2 功能要求说明该数字频率计频率以单片机最小系统为基础，采用独立式键盘及动态显示结构组成。
四个键（分别接于P1.0～P1.3）控制测量，按A键（接P1.0）测频率、按B键（接P1.1）测周期，按C键（接P1.2）测脉宽，按D键（接P1.3）测占空比。
1.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明本设计通过单片机内部定时器0定时1秒，同时被测矩形波输入P3.5（T1）通过计数器1对其进行计数，定时时间一到即可测得矩形波的频率，通过计算频率的倒数即可得到周期。
同时被测矩形波通过P3.3（INT1）输入单片机，1，利用此矩形波启停定时器即可测得矩形波的脉宽。
最后通过周期和脉宽可得占空比，系统总体电路框图如图1.1所示：图1.1 系统整体框图系统工作原理如下：此数字频率计是利用单片机的P3.3(INT1)和P3.5(T1)同时作为被测矩形波信号输入端，且单片机晶振采用12MHZ。
当按1键时测频率，被测矩形波信号从P3.5进入单片机，此时同时启动定时器0和计数器1，定时器0一次定时50ms、定时20次，当定时1s一到立即停止定时计数器，因为晶振为12MHZ，所以此时计数器的计数值即为被测信号的频率；当按2键时测周期，此时先测得被测信号的频率，然后通过T=1/F 可求得被测信号的周期；当按3键时，被测矩形波信号从P3.3(INT1)输入单片机，此时通过被测信号启停定时器1来实现测脉宽，即当被测矩形波为高电平时定时器1启动开始定时，当被测信号一从高电平变为低电平定时器1停止定时，读出定时器的定时值，此值即为被测信号的脉宽；按4键时，先测出被测矩形波信号的周期和脉宽，然后通过占空比等于脉宽比上周期即可得到信号的占空比。
当按键测得相应的数据之后，先对数进行按位处理后再送数码管显示。
2 设计课题硬件系统的设计2.1 设计课题硬件系统各模块功能简要介绍复位电路：用于产生复位信号，通过RST引脚送入单片机，进行复位操作。
复位电路的好坏直接影响单片机系统工作的可靠性，单片机的复位电路共有上电复位、按键复位和脉冲复位3种，在本次设计中采用按键复位电路，此电路即可实现按键复位，还可以实现上电复位。
其中上电复位是利用电容充放电来实现的，按键复位则是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通来实现的。
振荡电路：单片机本身是一个复杂的同步时序系统，为了确保同步工作方式的实现，单片机必须有时钟信号，以使其系统在时钟信号的控制下按时序协调工作。
晶振频率时单片机的一项重要技术指标，晶振频率越高，系统的时钟频率就越高，单片机的运行速度也就越快，本次设计所用的晶振频率为12MHZ。
按键电路：单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3分别接按键1、2、3、4。
分别用以实现测矩形波的频率、周期、脉宽、占空比，当没键按下时P1.0～P1.3为高电平，有键按下时则为低电平。
在实物制作时因为P1口内部已经集成了上拉电阻，所以下图中的四个电阻可以省略。
显示电路：本次设计显示器采用动态显示方式，用以实现测量值的现实。
驱动电路：用以驱动数码管。
+2.2 设计课题电路原理图、PCB图、元器件布局图本设计的电路原理图、PCB图及元器件布局图分别如附录1～3所示。
2.3 设计课题元器件清单元器件清单如附录4所示。
3 设计课题软件系统的设计3.1 设计课题使用单片机资源的情况定时/计数器的使用：测矩形波频率时使用到了定时/计数器0和定时/计数器1，以及使了定时0中断和计数1中断。
测脉宽时使用到了定时/计数器1和计数1中断。
单片机I/O口的使用：P0口作为数码管的段控码输入端使用；P1口的高4位作为独立式键盘的输入端使用；P2口作为数码管的位控码输入端使用；P3.3和P3.5作为被测矩形波信号的输入端使用。
3.2 设计课题软件系统各模块功能简要介绍系统的软件模块框图如图3.1所示：图3.1 系统软件模块框图各模块功能如下：1、主程序模块：启动显示“P.”，等键按下。
2、显示模块1：显示“P.”。
3、键功能模块：判断那一键按下，然后去执行相应的程序。
4、测频程序模块：测矩形波信号的频率和间接测其周期。
5、测脉宽程序段：测矩形波信号的脉宽，并间接测信号的占空比。
6、显示模块2：显示测得的频率、周期、脉宽值。