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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。数字频率计是一个将被测频率显示出来的装置，其广泛应用于各个领域，在许多设计复杂、功能多样的电子设备中，都使用了数字频率计。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。此外，通过控制单片机的各项功能和运算操作能力进而来实现周期和频率间的计数和数据的保存。通过这样的设计能测量频率10Hz-10kHz,这既达到了设计所要求的频率测量范围，又达到了较高的精确度。测量时，将被测输入信号送给单片机，通过程序控制计数，结果送数码管显示频率值。系统简单可靠、操作简易，能基本满足一般情况下的需要。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：89C51,频率计,频率测量，LED显示

Abstract: Among electronic technology, frequency is one of the most basic parameters, and the measurement scheme with a lot of electric parameters, the measurement results are very close relations, so the measurement of frequency is more important. The digital frequency meter is a measured frequency display device, which is widely used in various fields, in many complex design, various functions of electronic equipment, use the digital frequency meter. The design 89C51 microcontroller as the core, arithmetic and control functions of SCM and the application of LED digital display tube the frequency display. In addition, by controlling the microcontroller"s each function and operation ability and to achieve preservation period and frequency counting and data. Through this design can measure the frequency of 10Hz-10kHz, which achieves the design requirements of the frequency measurement range, and high accuracy. During the measurement, the measured input signal is sent to the microcontroller, through program control, counting, the results sent to the digital tube display frequency value. The system is simple and reliable, easy to operate, can basically meet the needs of the general case. Not only ensure the precision of frequency measurement system, and the system has good real-time performance. The frequency meter design is simple, easy to carry, strong expanding ability, wide application range.

Keywords: 89C51, frequency meter, frequency measurement, LED display

目 录

1 绪论 4

1.1课题背景 4

1.2 课题研究的目的和意义 5

1.3 毕业设计所用的方法 5

2. 频率计总体方案设计 5

2.1方案比较 5

2.2方案论证 6

2.3方案选择 7

3. 频率计的硬件系统设计 7

3.1频率计的硬件系统框架 7

3.2频率计的主机电路设计 7

3.2.1 89C51芯片介绍 8

3.2.2 单片机复位状态 9

3.3频率计的LED驱动电路 10

3.4频率计显示电路的设计 11

4. 频率计软件系统设计 13

4.1 软件设计规划 13

4.1.1信号处理 13

4.1.2中断控制 14

4.2程序流程图设计 14

4.2.1主程序流程 14

4.2.2 中断流程 16

5. 频率计的仿真调试 18

测试分析和总结 21

参考文献 22

致谢 23

附录1（频率计的系统原理图） 24

附录2（程序） 25

1 绪论

1.1课题背景

频率计是一种基础测量仪器，到目前为止已有30多年的发展历史。传统的数字频率计能够通过普通的硬件电路组合来实现，但是其开发、调试的过程十分繁琐，而且由于电子器件之间的互相干扰，从而会严重影响频率计的精度，同时由于其体积较大，已经不能够适应现代电子设计的发展要求。随着科学技术的发展，频率计也日益发展。目前已经有操作方便、量程（足够）宽、可靠性高的频率计；也有适应高分辨率、高精度、高稳定度、高测量速度的频率计。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，这些也是人们衡量频率计的技术水平，决定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频率计的测频上限扩展到微波频段。在测试通讯、微波器件或产品的过程中,是常常需要测量频率的。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。

另外，由于现实测量中的信号都是较复杂的信号，如含有复杂频率成分、调试的或含有频率分量的、频率固定的或者变化的、纯净的或叠加有干扰的等等。为了能正确的测量不同类型的信号，必须了解待测量信号的特性和各种频率测量仪器的性能。需要根据其附加特性或价格来慎重选择。对灵敏度和准确度的要求：为了测量微波频率，频率计必须在测量频率点上有足够的灵敏度，这样当测量临界信号时才可能有更多的灵活性。如果要做精确的测量，一定要保证被测信号的频率和幅度在测量仪器的指标范围之内。国内、国际上数字频率计的分类很多,按功能分类，因计数式频率计的测量功能很多，用途很广,所以根据仪器具有的功能，电子计数器有通用和专用之分。通用型计数器：是一种具有多种测量功能、多种用途的万能计数器。专用计数器：指专门用来测量某种单一功能的计数器。

数字频率计的基本原理是用一个频率稳定度比较高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率^[1]。通常情况下将1秒作为一个闸门时间，计算一个闸门时间内待测信号的脉冲个数。闸门时间也可以大于或者小于一秒。闸门时间越长，所测得的频率值就越准确，但是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，测得的频率精度就受到影响。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

随着科学技术的发展，尤其是单片机技术和半导体技术的高速发展，频率计的研究及应用越来越受到重视，这样对频率测量设备的要求也越来越高。目前的微处理器芯片发展迅速，出现诸如DSP、FPJA等不同领域的应用芯片。而单片机是一门发展极快，应用方式极其灵活的使用技术。它以灵活的设计、微小的功耗、低廉的成本，在数据采集、过程控制、模糊控制、智能仪表等领域得到广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。

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