论文总字数：21046字

摘 要

在电子技术中，频率是一个很重要的基本参数，由于科学领域的迅速发展，新的使用场景对频率计的速度、稳定以及测量结果的精准性等性能提出了更加严格的要求。数字频率计因为有很多的功能等特色，使得它具有很强大的竞争力。

本文主要讲述的就是一种基于单片机的数字频率计的设计方案，以52单片机为核心，配上相关的外围电路并且最后通过万能板制作了实物进行测试。此频率计采用了直接法测量高频信号，采用测周期法测量低频信号。信号经过放大电路在9018芯片的作用下放大一定倍数，之后经过整形电路变成标准的方波信号，再经过分频电路后送入单片机进行计数测量，最后送至显示屏显示相关数据。

经过测试，本频率计能很好的测量1-20MHz的正弦波和方波信号,并且误差均小于千分之二。

关键词：单片机 频率计

THE DESIGN OF DIGITAL FREQUENCY METER

Abstract

In electronic technology, the frequency is a very important basic parameters, due to the rapid development of science, the use of new scenes on the speed of the frequency meter, stability and accuracy of measurement results such as the performance of more stringent requirements. Digital frequency meter because there are many features such as features, making it very competitive.

This article is mainly about a digital frequency meter based on the design of the program to 52 single-chip as the core, coupled with the relevant external circuit and finally produced by the universal board to test the kind. This frequency meter uses a direct method to measure high-frequency signals, using the measurement cycle method to measure low-frequency signals. The signal through the amplification circuit in the role of 9018 chip magnification 28 times, after the plastic circuit into a standard square wave signal, and then after the frequency circuit into the microcontroller after the count measurement, and finally sent to the display shows the relevant data.

After testing, the frequency meter can be a good measurement 1-20MHZ sine wave and square wave signal, and the error is less than two thousandths.

Key words:SCM; frequency meter;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 概述 1

1.1数字频率计的特点 1

1.2数字频率计设计的原理及比较 1

1.3常见实现方案及比较 2

1.4 论文结构 3

第二章 系统硬件设计 4

2.1数字式频率计总体设计方案 4

2.2系统硬件电路设计 4

2.3 单片机最小系统 5

2.4 放大整形电路 6

2.5 分频电路 8

2.6 显示电路 9

第三章 系统软件设计 11

3.1主程序流程图 11

3.1.1高频信号的测量 12

3.1.2低频信号的测量 12

3.2程序设计 13

第四章 硬件的制作以及测试 22

4.1三种可选板材的介绍 22

4.1.1 PCB板 22

4.1.2面包板 23

4.1.3万能板 24

4.2板子的选择 24

4.3硬件的焊接 25

4.3.1焊接前的准备 25

4.3.2焊接工作 25

4.3.3最终成果 27

4.4频率计的测试 28

4.5测试结果与分析 30

第五章 结论 33

参考文献 34

致 谢 36

第一章 概述

1.1数字频率计的特点

在电子学发展飞速的今天，频率作为一种基本的物理量其地位也是相当的重要。数字频率计就是采用单片机、FPGA或者其他方式构成的能测量信号频率的设备。集成的数字频率计因为所使用元器件少，其设备体积不大，功率的损耗低，系统十分稳定，有更多的功能等特色，使得它具有很强大的竞争力。

基于单片机构成的数字频率计相比较传统的频率计而言，其整个系统更为简洁，并且在保证稳定性更好的情况下系统的性能也得到了大幅度的提高。

1.2数字频率计设计的原理及比较

用数字式测量频率的方法有很多种，目前常用的有以下几种：

1、测频法，也称直接测频法。直接法测量是根据时基电路产生阀门，在系统中由SCM的定时器形成阀门，对输入的脉冲进行计数，当阀门宽度为一秒时可以直接从计数器读出输入脉冲频率。计数器在工作时，在一个脉冲周期内存在一定的误差，因此对于1s宽的闸门而言，直接法的绝对误差是一赫兹，而相对误差随着频率的升高而降低。

2、测周期法，测周期法由输入脉冲形成阀门，统计时基脉冲的个数。当阀门宽度刚好是一个输入信号的T时，就可直接知道输入脉冲的周期。本方法的绝对误差是一个时基周期，所以一般的我们用他来测量低频信号。

3、等精度测频法，此方法是通过设置两个一起的阀门，一起对输入脉冲和时基脉冲进行统计次数，两个统计结果之比等于其频率比。工作时，可让阀门起点和终点均与被输入信号正沿一致，则可消除正负一个脉冲的，使其测量结果与信号周期没有直接联系，达到我们测量的目的。

我们在测量频率相对较大的信号时选用直接法对输入的信号频率进行分析，单片机采集方波脉冲之后，其T0在统计次数的状态，T1在定时一般状态，对方波脉冲输入T0进行统计次数，信号的频率就是每秒统计出来的的脉冲个数，T1工作在定时状态下，定时时间为1秒，每间隔1秒，就暂停T1工作。该信号的频率是由T1计数单元的计数值测量结果的读数。这样就实现了对信号的频率测量，原理如图1-1所示。

图1-1测频法的测量原理图

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