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摘 要

频率是电子行业最基本、最重要的参数，基于对电子测量标准的要求，设计的频率计应具有高精度与稳定性的要求。本文的主要研究目的便是基于Proteus仿真，设计精度高、可移植性强的数字频率计，将数字产品可应用到多重领域之中。本设计完成了对低、中频信号的仿真测量，仿真操作中稳定性较好，频率在1HZ到9kHZ之间的频率误差在0.06%以内，符合一般测量仪器的精度需求。数字频率的意义在于，可结合其他硬件应用于相关领域之中，在高端电子产品、航空航天场所中发挥价值。

关 键 词: AT89C52，Proteus，数字，频率计

Absrtact: Frequency is the most basic and important parameter in the electronic industry. Based on the requirements of electronic measurement standards, the frequency meter designed should have high accuracy and stability. The main purpose of this paper is to design a digital frequency meter with high precision and portability based on Proteus simulation, and to apply digital products to multiple fields. The design completes the simulation measurement of low and intermediate frequency signals. The stability of the simulation operation is good. The frequency error between 1HZ and 9kHZ is less than 0.06%, which meets the accuracy requirements of general measuring instruments. The significance of digital frequency is that it can be applied in related fields with other hardware, and play a value in high-end electronic products, aerospace sites.

Key words: AT89C52, Proteus, Number,Frequency Meter

目 录

1 绪 论 4

1.1研究背景 4

1.2 研究的目的与意义 4

1.3数字频率计设计的任务与要求 4

2 总体方案设计 1

2.1 总设计框图 5

2.2 硬件系统设计分析 5

3  软件介绍和设计 11

3.1 PROTEUS简介 11

3.2 软件系统设计 13

4 仿真及结果分析 15

4.1数字频率计的仿真 15

4.2仿真结果及分析 16

4.3 性能分析 19

总 结 20

参 考 文 献 21

致 谢 22

附件 程序代码 23

1 绪 论

1.1研究背景

电子科技领域中，频率是最为关键的参数，与诸多电子层面的测量有着千丝万缕的联系，不同频率在测量中会改变测量的方案、以及相应的结果，此课题便围绕频率的问题，基于单片机，进行频率计的设计。

频率计最为基础的原理是以稳定频率的源作为基准时钟信号，以此对比其他需要观测的信号所占用的频率时间。一般而言，1秒内待测信号所发出的脉冲数，将其计算并计此为1秒闸门时间。这时间可长可短，时间越长，所获取的频率数值便越精密，反之亦然。但是时间在扩长的同时，也会使得每次所测量的频率间隔增加，时间缩短的同时，会导致频率值刷新过快，影响精密程度。在单片机实验中，采用的数字频率计是以数字显示频率的方式，被测信号可以为多种以周期形式变化的信号。在实验中，只需要配置适当的传感器系统，便可以进行实际物理量的测量如计数、声音频率等等。

1.2 研究的目的与意义

本课题是以单片机为基础，设计数字频率计，主要优势在于其可靠性强，频率计算准确，适配于日常测量需求。其次在于单片机的可移植性高，体积小，简单便捷且价格低，单片机还可以配备其他功能，有着功能全等等特点。单片机频率计可以将功能进行封装，将多种功能集成。单片机频率计用电脑进行操作，可以广泛适用于各种智能仪器的使用中，对仪器进行核实校验中，不必在以开关形式进行操作，直接使用键盘进行操作，达到了简便的作用。缩减了人工成本，智能仪器可以设置为自动调节形式、自动校准，提高的操作效率。

1.3数字频率计设计的任务与要求

设计的核心是单片机，利用单片机的计数器与定时器功能对被测量的各种信号进行计数。并编写对应的程序语言，使得单片机可以实现自动化测量，并以LED形式显示。

设计的频率要求：＜9KHZ；实现：以函数信号发生器为输出，输出5V波形，产生脉冲信号；精度：误差率＜0.1%

2 总体方案设计

以AT89C52单片机为核心，起着控制作用。系统包括8位数码管显示电路、复位电路、时钟电路。设计思路分为五个模块：复位电路、晶振电路模块、AT89C52、8位数码管显示电路模块和时钟电路。

2.1 总设计框图

图2.1 总设计图

本设计的核心是单片机，在选取时，采用AT89C52型，实现频率的技术，利用单片机的实时扫描，将所观测的数据以LED的形式显示输出。编写单片机的程序，即可实现自动化调节，如自动调节量程等等，与常规的电子元件计数器相比，优化简洁，硬件层面调剂相对简单，且价格较低。主要原理如上图所示。

2.2 硬件系统设计分析

2.2.1 最小单片机系统

图2.2 C52实物图 图2.3 C52仿真图

本设计是基于C52系列单片机所构建的数字频率计，主要由AT89C52以及显示器、电源、复位电路、晶振电路组成。利用单片机的实时扫描，将所观测的数据以LED的形式显示输出。负责操作运行系统的主要元件参数如下：

1.电容

铝电解电容10uF；瓷片电容器30pF。10uF电容选取的作用是组成复位电路，与20Ω的电阻再分别接 5V电压与接地，连接RST复位端。复位有上电复位与手动复位两个主流形式，本设计中选取的是上电复位，上电复位的操作流程相对而言比较简洁与自动化，主要操作为10uF的电容对RST端口置一个短暂的高信号，高电位的信号随着 5V的VCC的不断充电而逐渐地降低，即在充电时间内，RST段始终保持一个高电平。复位对于计数器PC而言，可以将其赋值适合的初值，使得CPU有定义进行程序的再执行。电解电容是指正极为金属箔，金属氧化膜作电介质，导电材料作阴极的电容。铝电解电容电容量大，价格也相对便宜。瓷片电容器是指电解质为陶瓷的电容器，分为低频与高频两类，本设计中选取2个30pF的瓷片电容器，主要为了构建晶振电路。

2.晶振

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