基于51单片机的数字频率计设计说明

目录第1章绪论 (2)1.1 摘要 (2)1.2 本设计任务和主要内容 (2)第2章元器件选型 (3)2.1 主控制器选择 (3)2.2 计时方案选择 (3)2.3 显示方案选择 (3)2.4 扩展接口选择 (4)第3章系统硬件电路设计 (4)3.1 系统原理框图 (4)3.2 时钟电路和复位电路 (5)3.3 基本电路设计 (6)3.4 数码管显示电路设计 (6)3.5 频率发生电路设计 (8)3.6 电源电路设计 (8)第4章程序流程图与源程序 (9)4.1 程序流程图 (9)4.2 主程序 (10)第5章系统功能分析与说明 (13)5.1 频率计的概述 (13)5.2 频率计的工作原理 (13)5.3 设计思想 (13)5.4 软硬件调试 (13)5.5 系统功能分析 (14)第6章课程设计总结 (14)参考文献 (14)附录 (15)第 1 章绪论1.1 摘要本文设计了一种以单片机AT89C51为核心的数字频率计。

介绍了单片机、数字译码和显示单元的组成和工作原理。

测量时，将被测输入信号送给单片机，通过程序控制计数，结果送8279驱动数码管显示频率值。

频率计具有电路结构简单、成本低、测量方便、精度较高等特点。

适合测量低频信号。

系统简单可靠、操作简易，能基本满足一般情况下的需求。

既保证了测频精度，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。

【关键字】：频率计、单片机、LED显示1.2 本设计任务和主要内容一、设计题目设计一个频率计，数字显示格式：X X X X。

二、设计内容与要求1、通过定时器计数方式采集频率信号。

2、通过8279在4位数码管上显示频率大小。

三、设计目的1.通过亲身的设计应用电路，将所用的理论知识应用到实践中，增强实践动手能力，进而促进理论知识的强化。

2.通过频率计的设计系统掌握51单片机的应用。

掌握采集频率与数码显示软件编程及硬件设计的方法，掌握根据课题的要求，提出选择设计方案，查找所需元器，设计并搭建硬件电路，编程写入EPROM并进行调试等。

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。

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。

目录摘要............................................. 错误！未定义书签。

关键词 (3)正文 (4)1 概述 (4)2 总体设计方案 (5)2.1软件 (5)2.2 设计思路 (5)3 系统软件设计 (5)3.1 主板说明 (5)3.2 芯片主要性能............................. 错误！未定义书签。

3.3 功能特性描述 (6)3.4 引脚描述 (6)4 系统软件设计 (9)4.1 初始定义 (9)4.2 子程序设计 (9)4.3 主要源程序 (10)5 系统调试 (13)6 课程设计体会 (15)7 参考文献 (15)附录 (16)数字频率计是现代科研生产中不可或缺的测量仪器，它以十进制数显示被测频率，基本功能是测量正弦信号，方波信号，及其它各种单位时间内变化的物理量。

本系统采用AT89S52单片机智能控制，结合外围电子电路，设计的频率计性能稳定。

在软件设计上采用了单片机的C语言设计，通过单片机内部定时/计数器同时动作，在测量频率时将测频率和测周期相结合,提高了频率计的测量准确性。

测量结果在四位七段式数码管上输出显示，结果精确到整数位。

频率计的软件设计,系统软件设计简单明了,适用于测量频率从1~9999Hz的脉冲信号，超频自动报警，安全可靠。

关键词：数字频率计；AT89S52单片机；信号；AT89S52最小系统板；LG5011BSR1.概述单片机是20世纪中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块，具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点，在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在线系统可编程Flash 存储器。

使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。

基于51单片机的频率计设计报告
在该设计报告中，我将介绍基于51单片机的频率计的设计原理、硬件设计和软件设计。

设计原理：
频率计是一种用于测量信号频率的仪器。

基于51单片机的频率计的设计原理是利用单片机的定时计数器来测量输入信号的脉冲个数，然后将脉冲个数转换为频率。

硬件设计：
硬件设计主要包括输入信号的采集电路、计数电路和显示电路。

输入信号的采集电路使用一个比较简单的电路，包括一个电阻和一个电容，用于将输入信号转换为脉冲信号。

计数电路使用单片机的定时计数器来进行计数。

在这个设计中，我们使用TIMER0和TIMER1作为计数器，分别用于测量输入信号的高电平时间和低电平时间，然后将两个时间相加得到一个完整的周期，再根据周期反推频率。

显示电路使用一个LCD模块来显示测量得到的频率。

在这个设计中，我们使用IO口将计算得到的频率发送给LCD模块，通过LCD模块来显示频率。

软件设计：
软件设计主要包括信号采集、脉冲计数和频率计算。

信号采集主要通过定时器的中断来进行。

在采集到一个脉冲之后，中
断程序会使计数器加1
脉冲计数是通过对输入信号高电平时间和低电平时间计数来完成的。

在脉冲计数的过程中，我们需要启动TIMER0和TIMER1，并设置正确的工
作模式和计数值。

频率计算是通过将高电平时间和低电平时间相加得到一个完整的周期，然后再根据周期反推频率来完成的。

最后，将计算得到的频率发送给LCD
模块进行显示。

总结：。

《频率计》实验报告班级：电子094 姓名：刘洋学号：0910910408班级：电子094 姓名：王铁柱学号：0910910414实验日期：2011-11-14至2011-12-14一．设计要求1.1实验目的及原理（1）利用单片机计数器功能实现正弦波频率的检测。

（2），频率计又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。

1.2实验要求（1）输入信号为峰峰值为5V的正弦信号，信号频率为1～60KHz，设计整形电路将正弦信号整形为方波。

（2）利用单片机定时/计数器的计数功能对整形后方波进行计数从而实现频率的测量。

（2）在数码管或LCD实时显示输入信号的频率。

1.3实现部分（1）输入信号峰峰值可在1V～10V范围变化。

（2）实现了方波和正弦波的频率检测，通过按键进行方波或正弦波检测模式的改变，在数码管或LCD进行检测模式的显示。

（3）正弦波测量范围达到1Hz～3.8MHz，正弦波测量范围达到1Hz～4.7MHz，测量精度达到10Hz单位，高于实验要求。

二．总体设计2.1频率计测频原理概论：简而言之就是：“通过测量单位时间内出现的方波个数，进行频率计算”。

将输入的正弦波信号经波形转换模块转换为方波，高频信号再经过分频模块进行分频。

由晶体振荡器产生的基频，按十六进制分频得出的分频脉冲，经过驱动电路增加带载能力。

在时间间隔T内累计周期性的重复变化次数N，则频率的表达式为式：数字频率计的原理框图如下:电路总设计图2.2 系统组成及工作原理数字频率计由以下模块组成：单片机控制模块、驱动模块、施密特电路波形转换模块、按键模块、分频模块和显示模块。

（1）STC89C52单片机简介TN清零信号锁存信号III IIIIV VSTC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。

在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

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。

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。

基于51单片机的数字频率计一、设计说明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，时基宽度为1us,10us,100us,1ms。

用单片机实现自动测量功能。

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。

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：对信号分频，测量一个或几个被测量信号周期中已知标准频率信号的周期个数，进而测量出该信号频率的大小，其原理如右图所示。

若被测量信号的周期为，分频数m1，分频后信号的周期为T，则：T=m1Tx。

由图可知：T=NTo（注：To为标准信号的周期，所以T为分频后信号的周期，则可以算出被测量信号的频率f。

）由于单片机系统的标准频率比较稳定，而是系统标准信号频率的误差，通常情况下很小；而系统的量化误差小于1，所以由式T=NTo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。

3.设计原理及系统分析基本设计原理：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。

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。

其中脉冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号，其重复频率等于被测频率fx。

时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号，若其周期为1s，则门控电路的输出信号持续时间亦准确地等于1s。

毕业论文课题：基于单片机的数字频率计的设计摘要本方案主要以单片机为核心，主要分为时基电路，复位电路，显示电路三大部分，设计以单片机为核心，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。

*******************************************************************************************************************************************专抠专欢迎**业抠为您的**代群大加入**做 2 学**毕 4 生**设 6 服** 3 务** 8 解** 2 决** 2 问** 3 题** ***********************************************************************************************************************************************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 the89C51microcontroller 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 tube。

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。

本文论述了基于通用集成电路设计了一个简单的数字频率计的进程。

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 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;2is indirect frequency measurement method,such as cycle frequency measurement frequency measurement method for high-frequency signals offrequency measurement,indirect frequency measurement method for low-frequency signald of frequency this paper,based on a commom integrated circuit design of a simple digital frequency meter process.Key words:frequency,signal,period目录摘要 (Ⅰ)一、引言（一）数字频率计概述 (1)（二）问题提出 (1)（三）设计思想 (1)二、方案论证与比较（一）方案选择 (2)一、整体方案比较 (2)二、测频方案比较 (2)（二）测频原理 (2)三、数字频率计设计（一）数字频率计原理 (4)一、数字频率计的大体组成 (4)二、数字频率计的要紧技术指标 (5)（二）数字频率计的设计 (5)一、硬件电路设计 (5)二、软件的设计 (7)3、软件仿真 (9)四、大体元器件的论述（一）AT89S52简介 (9)一、要紧功能特性 (10)二、引脚功能 (11)（二）555按时器 (11)一、555按时器及其应用 (11)二、施密特触发器 (12)五、终止语（一）总结 (13)致谢 (14)参考文献 (15)附录 (16)一、引言（一）数字频率计概述数字频率计是运算机，通信设备，音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。

• 127•本文设计的宽量程数字频率计能较准确测量出方波、正弦波和三角波等多种周期信号的频率值（被测信号的电压峰峰值要求高于70mV），测量频率范围是：10HZ～20MHZ。

设计的数字频率计有一定的实用价值，该设计也可为设计某些特殊功能的频率计提供一定的参考。

引言：数字频率计是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。

若配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测量，如机械振动的频率、转速、声音的频率以及一叠纸的张数等等。

因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。

数字频率计作为一种应用广泛的仪器设备，它可以完全由硬件电路搭接构成、可以基于单片机运算处理设计实现、还可以基于 SOPC 的嵌入式实现（武卫华，郑诗程，基于SOPC的嵌入式数字频率计设计与实现，电子测量与仪器学报，2010年第2期72-78页）。

完全由硬件电路搭接构成数字频率计，其优点是设计涉及的知识面较窄，容易理解设计思想与工作原理，不足之处是电路构成复杂，功能扩展性差，实现的功能单一，如要扩展频率计的量程不容易实现。

基于 SOPC的嵌入式设计数字频率计优点是硬件电路简单，功能扩展性强，功能扩展可通过修改设计程序实现，不足之处是设计涉及的知识面较宽，设计思想与工作原理对初学者不易理解。

基于单片机运算处理设计综合了上述两种设计的优点。

本文介绍了基于单片机运算处理的宽量程（10Hz至20MHz）数字频率计的设计。

图1 基于51单片机宽量程数字频率计工作原理框图1 基于51单片机宽量程数字频率计的工作原理基于51单片机数字频率计工作原理框图如图1所示。

该频率计由放大电路、信号变换与整形电路、信号处理电路（单片机）、分频电路，以及频率显示电路构成。

经过放大电路基于51单片机数字频率计工作原理框图如图1所示。

该频率计由放大电路、信号变换与整形电路、信号处理电路（单片机）、分频电路，以及频率显示电路构成。

经过放大电路将被测信号峰值小于2.5V的信号进行放大，并利用放大电路的饱和特性将峰值大于5V的信号实现限幅，防止待测信号峰值过大烧毁芯片。

51单片机设计数字频率计的代码前言本文档将介绍如何使用51单片机设计数字频率计的代码。

数字频率计是一种测量信号频率的仪器，通过测量信号周期的倒数来计算频率。

在本文中，我们将使用51单片机来实现这个功能。

硬件准备*51单片机开发板*串口调试助手*信号源代码实现步骤1.引入头文件首先，在代码开头引入51单片机所需的头文件，包括re g51.h、s t di o.h和se ri al.h。

#i nc lu de<r eg51.h>#i nc lu de<s td io.h>#i nc lu de<s er ia l.h>2.定义全局变量我们需要定义一些全局变量来存储计数器的值和频率值。

u n si gn ed in tc ou nt=0;u n si gn ed lo ng fr equ e nc y=0;3.初始化串口使用串口调试助手来与单片机进行通信，需要在代码中初始化串口模块。

v o id in it_s er ia l(){T M OD&=0x0F;T M OD|=0x20;S C ON=0x50;T H1=0x FD;T L1=TH1;T R1=1;}4.中断服务函数我们需要定义一个中断服务函数来处理定时器溢出中断。

在每次溢出时，计数器将自增，并计算频率值。

v o id in te rr up t_han d le r()i nt er ru pt1{i f(T F0==1){T F0=0;c o un t++;i f(c ou nt>=1000){f r eq ue nc y=(1000/c o un t)*1000;c o un t=0;}}}5.主函数在主函数中，我们需要进行一些初始化操作，包括初始化串口和定时器。

v o id ma in(){i n it_s er ia l();E A=1;T M OD&=0x F0;T M OD|=0x01;T H0=0x FC;T L0=TH0;E T0=1;T R0=1;w h il e(1){p r in tf("当前频率：%lu Hz\n",fr eq ue n cy);}}6.编译和下载代码将代码编译生成h ex文件，并下载到51单片机开发板中。

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。