频率和门控时间有关，当 待测信号频率较低时，误差较大。 脉冲周期测频法，此法的特点是低频检测时精度高，但当高频检测时误差较 大。 脉冲数倍频测频法，其特点是待测信号脉冲间隔减小，间隔误差降低精度 比法高倍，但控制电路较复杂。 脉冲数分频测频法，其特点是高频测量精度比法高倍，但控制电路也较 复杂。 脉冲平均周期测频法，此法在测高频时精度较高，但在测低频信号时精度较 低。 多周期同步测频法，此法的优点是，闸门时间与被测信号同步，消除了对被 测信号计数产生的个字误差，测量精度大大提高，且测量精度与待测信号的频 率无关，达到了在整个测量频段等精度测量。 本次设计采用的方案 根据频率的定义，频率是单位时间内信号波的个数，因此采用上述各种方案 都能实现频率的测量。但是本论文设计的是个用单片机做为电路控制系统的数 字式频率计，采用脉冲定时测频法，则在低频率的测量时误差会大些。采用脉 冲周期测频法则测高频率时精度无法保证采用脉冲数倍频测频法和脉冲数分频 测频法则精度有所提高，但控制电路较复杂采用脉冲平均周期测频法则很难兼 顾低频信号的测量而采用多周期同步测频法，闸门时间与被测信号同步，消除 了对被测信号计数产生的误差，测量精度大大提高，且测量精度与待测信号的 频率无关，达到了在整个测量频段等精度测量。本次设计由于个人水平有限，因 此，本次设计根据需要，采用脉冲定时测频法。精品文档世界上，成功的有两种人，种人是傻子，种人是疯子。， 第章系统硬件设计 数字频率计工作原理 般数字式频率计的原理 数字式频率计是测量频率最常用的仪器之，其基本设计原理是首先把待测 信号通过放大整形，变成个脉冲信号，然后通过控制电路控制计数器计数，最 后送到译码显示电路里进行显示，其基本构成框图如图所示。 图数字式频率计原理框图 由上图可以看出，待测信号经过放大整形电路后得到个待测信号的脉冲信 号，然后通过计数器计数，可得到需要的频率值，最后送入译码显示电路中显示 出来。但是控制部分才是最重要的，它在整个系统的运行中起至关重要的作用。 基于单片机的数字频率计原理 由上节介绍可知，控制电路在数字频率计中起至关重要的作用。采用什么样 的控制电路，直接决定了数字频率计的性能。由第二章的内容可知，为了得到 个高性能的数字频率计，本次设计采用单片机来做为数字频率计的核心控制电路， 辅之于少数的外部控制电路。因此本此设计的系统包括信号放大整形电路分频 电路单片机和显示电路等。本系统让被测信号经过放大整形后，进入 单片机开始计数,利用单片机内部定时计数器定时，在把所记得的数经过相关处理 后送到显示电路中显示。其系统原理框图将在下面介绍。 根据上述的基于单片机的数字频率计的设计原理，我们可设计个由放大整 放大整形电路 控制门电路 计数器电路译码显示电路 待测 信号精品文档世界上，成功的有两种人，种人是傻子，种人是疯子。， 形电路分频电路多路数据选择器以及显示电路来构成的数字式频 率计，其系统框图如图所示。 图系统构成框图 电路原理图 由上面的内容可看到，本次设计的基于单片机的数字式频率计包括波形整形 电路分频电路多路数据选择器单片机和显示电路等几个模块。所以本次设 计的数字式频率计的电路由以下几块构成由施密特触发器构成的波形整形放大 电路由构成的分频电路由四选电路构成的四选电路 单片机以及由译码电路上拉电路和八段数码管显示 电路构成的数码显示电路构。其原理图如图所示。  当定时，调，可调，即可调，可调脉宽。 电压传输特性。当时，是施密特同相输出，其电压输出 特性如图所示。 精品文档世界上，成功的有两种人，种人是傻子，种人是疯子。， 图电压传输特性 逻辑符号。施密特触发器常见的逻辑符号如图所示。 图施密特触发器的逻辑符号 集成施密特触发器，常用电路集成施密特触发器有等。常用 电路集成施密特触发器有等。 分频电路 分频电路介绍 本次设计采用的是脉冲定时测频法，由于考虑到单片机的定时计数器得计数 能力有限，无法对过高频进行测量，所以我们对待测信号进行了分频，这样能提 高测量频率的范围，还能相应的提高频率测量的精度。所以我们需要把待测信号 进行分频。在本次设计中，因为我们要进行的是十分频百分频和千分频， 所以我们选用电路，经过正确的连接后就可以进行十分频，进行三次十分 频就可以得到分频千次的信号。其引脚图和功能表分别如图和表所示。 精品文档世界上，成功的有两种人，种人是傻子，种人是疯子。， 图引脚图 表功能表 表功能表 信号经过分频电路，其频率将减小到原信号的十分之。 四选电路 本次设计需要用到个四选电路，用来选择输入单片机进行计数的待测信 号。就是其中比较好用和常用的种四选电路元件。所以这次采用很常 见的集成电路,其电路图如下图图所示。 数据选择器有多个输入，个输出。其功能类似于单刀多掷开关，故又称为 多路开关。在控制端的作用下可从多路并行数据中选择路送输出端。 中规模数据选择器是根据多位数据的编码情况将其中路数据由输出端精品文档世界上，成功的有两种人，种人是傻子，种人是疯子。， 图电路原理图 送出的电路，是双四选数据选择器,其中有两个四选数据选择器，它 们各有四个数据输入端和。个 输出端和个控制许可端。系统控制端为低电平有效。当控制许可端 时，传输通道被封锁,芯片被禁止输入的数据不能传送出去当控制许 可端时，传输通道打开，芯片被选中，处于工作状态，输入的数据被传送出 去是地址选择端，两路选择器共用。管脚如图所示。 逻辑功能见表。从功能表可看出，当端输入为低电平时，四选 数据选择器处于工作状态，它有位并行数据输入，单选择地址输入 的二进制码依次由递增至时，个通道的并行数据便依次传送到输出端 。 精品文档世界上，成功的有两种人，种人是傻子，种人是疯子。， 表的功能表 单片机 单片机作为控制系统和计数器，是本次设计的最重要的部分，是 种带字节闪烁可编程可擦除只读存储器 的低电压，高性能位微处理器，俗称单片机。 该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的指 令集和输出管脚相兼容。由于将多功能位和闪烁存储器组合在单个芯片中， 的是种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了种灵 活性高且价廉的方案。所以本次设计采用单片机。 本次设计采用的是单片机,是种高性能低功耗的采用 工艺制造的位微控制器，它提供下列标准特征字节的程序存储器，字 节的，条线，个位定时器计数器个中断源两个优先级的 中断结构，个双工的串行口，片上震荡器和时钟电路。其引脚说明如下 引脚说明 电源电压。 接地。 口口是组位漏极开路型双向口，作为输出口用时，每个引 脚能驱动个逻辑门电路。当对端口写入时，可以作为高阻抗输入端使 用。 当口访问外部程序存储器或数据存储器时，它还可设定成地址数据总线复 用的形式。在这种模式下，口具有内部上拉电阻。精品文档世界上，成功的有两种人，种人是傻子，种人是疯子。， 在编程时，口接收指令字节，同时输出指令字节在程序校验时。 程序校验时需要外接上拉电阻。 口口是带有内部上拉电阻的位双向口。口的输出缓冲能 接受或输出个逻辑门电路。当对口写时，它们被内部的上拉电阻拉升 为高电平，此时可以作为输入端使用。当作为输入端使用时，口因为内部存在 上拉电阻，所以当外部被拉低时会输出个低电流。 口是带有内部上拉电阻的位双向的端口。口的输出缓冲 能驱动个逻辑门电路。当向口写时，通过内部上拉电阻把端口拉到高 电平，此时可以用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，个引脚被 外部信号拉低时会输出电流。 口在访问外部程序存储器或位地址的外部数据存储器例如 时，口送出高位地址数据。在这种情况下，口使用强大的内部上 拉电阻功能当输出时。当利用位地址线访问外部数据存储器时例 ，口输出特殊功能寄存器的内容。 当编程或校验时，口同时接收高位地址和些控制信号。 口是带有内部上拉电阻的位双向的端口。口的输出缓冲 能驱动个逻辑门电路。当向口写时，通过内部上拉电阻把端口拉到高 电平，此时可以用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，个引脚被 外部信号拉低时会输出电流。 口同时具有的多种特殊功能，的第二功能是串行输入口 ，的第二功能是串行输出口，的第二功能是外部中断， 的第二功能是外部中断，的第二功能是定时器，的第二功能是定时 器，的第二功能是外部数据存储器写选通，的第二功能是外部数 据存储器读选通。 显示电路 显示原理 我们测量的频率最终要显示出来。八段数码管显示器基本电路如图 所示。精品文档世界上，成功的有两种人，种人是傻子，种人是疯子。， 图八段数码管显示器 八段数码管显示器由个发光二极管组成。基中个长条形的发光管排 列成日字形，另个圆点形的发光管在数码管显示器的右下角作为显示小数点 用，它能显示各种数字及部份英文字母。数码管显示器有两种形式种是 个发光二极管的阳极都连在起的，称之为共阳极数码管显示器另种 是个发光二极管的阴极都连在起的，称之为共阴极数码管显示器。如下 图所示。共阴和共阳结构的数码管显示器各笔划段名和安排位置是相同的。 当二极管导通时，对应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。 个笔划段对应于个字节位的 ，于是用位二进制码就能表示欲显示字符的字形代码。 在单片机应用系统中，数码管显示器显示常用两种办法静态显示和动态扫 描显示。所谓静态显示，就是每个数码管显示器都要占用单独的具有锁存功能 的接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口 电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用 这种办法单片机中的开销小,能供给单独锁存的接口电路很多。在单片机 系统中动态扫描显示接口是单片机中应用最为广泛的种显示方式之。其接口 电路是把所有显示器的个笔划段同名端连在起，而每个显示器的公共极 是各自地受线控制。向字段输出口送出字形码时，所有显示器 接收到相同的字形码，但究竟是那个显示器亮，则取决于端，而这端是由 控制的，所以我们就能自行决定何时显示哪位了。而所谓动态扫描就是指我 们采用分时的办法，轮流控制各个显示器的端，使各