。该设计简洁，应用了 和数码显示管三大硬件。单片机比以往的单片机强大了很多，功 能更全，方便了设计。驱动数码显示管，节省了数码管复杂线路的连线。虽 然功能简单，但其频率的测量基本满足需求，和市场上的些数字频率相比具有易操作，算 法简洁可行，整个频率计简单实用。测量范围是从的正弦波，方波，三角波。本 设计给出电源电路，由桥堆电容稳压管所构成的输入电压输出电压电路。 注电压的产生，交流电通过变压器输出交流电。 湖州师范学院求真学院本科毕业论文 第二章系统硬件设计 数字频率计是个将被测频率显示出来的计数装置，它主要由单片机控制 显示器电源等组成。该系统的功能是将信号输入口，通过单片机程序控制，对 显示器进行段控和位控，实现动态显示。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。在进行有关电子技术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，会被经常使用到。图为数字频 率计方案框图。 图数字频率计方框图 数字频率计的基本原理 数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率的种测量装置，它可以测量正弦 波方波三角波信号的频率。 其基本原理是，被测信号首先经整形电路变成计数器所要求的脉冲信号，频率与 被测信号的频率相同。时钟电路产生时间基准信号，分频后控制计数与保持状态。当其 低电平时，计数器计数高电平时，计数器处于保持状态，数据送入锁存器进行锁存显示。 然后对计数器清零，准备下次计数。 所谓频率，就是周期性信号在单位时间里变化的次数。若在定时间间隔内测 得的这个周期性信号的重复变化次数，则其频率可表示为 因此，数字频率计测频率时的原理框图如图。 图原理框图 信号处理 输入 单 片机 缓冲 器 数码显 示 整形闸门出时，向进位，而全部位计数溢 出时，则向计数溢出标志位进位。 程序流程 主程序流程 主程序流程图如图所示。 图主程序流程图 中断流程 中断流程图如图所示。 频率放大 读取当前计 数值 重新启动中断，重新 进行测量 结果显示 开始 基于单片机的数字频率计设计 摘要数字频率计是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。数字频率计是数字测量技术中的 个典型应用，虽然些数字频率计的功能复杂，但是使用起来既简单又方便。 本设计以单片机为核心，应用单片机的算术运算和控制功能并采用数码显示 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，数码管 ， ， ， ， ，加之 单片机具有集成度高功能强速度快体积小功耗低使用方便价格低廉等特点，因 此，在工业控制智能仪器仪表数据采集和处理通信系统高级计算器家用电器等领 域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人 们所重视。特别是当前用工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大， 抗干扰能力强能满足些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范围，也进步 促使单片机性能的发展。湖州师范学院求真学院本科毕业论文 第章绪论 课题背景 在电子技术中，频率是最基本的参数之，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。 频率计的基本原理是用个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号 的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为秒。闸门时 间也可以大于或小于秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则每测 次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影 响。数字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。 课题研究的目的和意义 单片机数字频率计以其可靠性高体积小价格低功能全等优点，广泛地应用于各种 智能仪器中，这些智能仪器的操作在进行仪器校核以及测量过程的控制中，达到了自动化， 传统仪器面板上的开关和旋钮被键盘所代替，测试人员在测量时只需按需要的键，省掉很多 烦琐的人工调节，智能仪器通常能自动选择量程，自动校准。有的还能自动调整测试点，这 样不仅方便了操作，也提高了测试精度。 数字频率计发展概况 数字频率计广泛的应用于各个领域，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。虽然些数字频率计的功能复杂，但是使用起来既简单又方便。由于大规模 和超大规模数字集成电路技术数据通信技术与单片机技术的结合，数字频率计发展进入了 智能化和微型化的新阶段。其功能进步扩大，除了测量频率频率比周期时间相位 相， ，目录 前言 第章绪论 课题背景 课题研究的目的和意义 数字频率计发展概况 课题内容 第二章系统硬件设计 数字频率计的基本原理 单片机 数码显示管 缓冲器 异步十进制计数器 反相施密特触发器 电源电路 系统原理图 第三章系统软件设计 信号处理 中断控制 定时器计数器 定时工作方式 程序流程 主程序流程 中断流程 第四章实验测试结果 参考文献 致谢 附录程序 湖州师范学院求真学院本科毕业论文 前言 在电子测量领域中，频率测量的精确度是最高的，可达数量级。因此， 在生产过程中许多物理量，例如温度压力流量液位值振动位移速度加 速度，乃至各种气体的百分比成分等均用传感器转换成信号频率，然后用数字频率计来测量， 以提高精确度。 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 种具有多种测量功能多种用途的万能计数器。它可测量频率周期多周期平均值时间 间隔累加计数计时等若配上相应插件，就可测相位电压电流功率电阻等电量 配上适当的传感器，还可进行长度重量压力温度速度等非电量的测量。专用计 数器指专门用来测量种单功能的计数器。如频率计数器，只能专门用来测量高频和微 波频率时间计数器，是以测量时间为基础的计数器，其测时分辨力和准确度很高，可达 数量级特种计数器，它具有特种功能，如可逆计数器予置计数器差值计数器倒 数计数器等，用于工业和白控技术等方面。数字频率计按频段分类低速计数器最高计 数频率中速计数器最高计数频率高速计数器最高计数 频率微波频率计数器测频范围或更高。 单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要的并且第二块的 与相连，这时从第二块的输出的信号就已经完成了分频。 反相施密特触发器 是六反相施密特触发器集成电路，其基本作用就是反相器，般用于信号输入电湖州师范学院求真学院本科毕业论文 路，用施密特触发器对输入信号进行波形整形。其功能作用如图所示。 图输入输出波形图 本设计为满足设计要求，被测信号是要进行波形的变换。由第级的零偏置放大器把正 弦波样的正负交替波形变换成单向脉冲，再经过将放大器产生的单向脉冲变换成与 电平相兼容的方波。这样处理以后信号变成方波信号，以便后续的电路进行计数。 电源电路 使用变压器提供到桥堆的输入脚为交流电压，通过整流输出为直流电， 经过电解电容滤波稳压，提供给单片机为电压。电源电路如图所 示。 图电源电路图 系统原理图 数字频率设计思路测量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，其原理图如图所示。 湖州师范学院求真学院本科毕业论文 图数字频率计电路原理图湖州师范学院求真学院本科毕业论文 第三章系统软件设计 信号处理 在频率计开始工作，或者完成次频率测量，系统软件都进行测量初始化。测量初始 化模块设置堆栈指针工作寄存器中断控制和定时计数器的工作方式。 定时计数器的工作首先被设置为计数器的计数寄存器清后，置运行控制位为， 启动对待测信号的计数。计数闸门由软件延时程序实现，从计数闸门的最小值开始，也就是 从测量频率的高量程开始。计数闸门结束时清，停止计数。计数寄存器中的值通过 进制数道进制数转换程序转换为进制数。对进制数的最高位进行判别，若该位不 为，满足测量数据有效位数的要求，测量值和量程信息起送到显示模块若该位为， 将计数闸门的宽度扩大倍，重新对待测信号的技术，直到满足测量数据有效位数的要求。 待测信号经预处理电路分频后变成较宽的方波信号，并加至单片机的引脚，为单 片机测信号频率提供有效的输入信号。单片机通过检测引脚来判断是否启动测周期程 序。当该引脚为高电平时则等待，知道该引脚出现低电平时才开始测周期。首先将零数器计数溢出计满时，该位置使用查询方式时，此位作状态位供查询， 但应注意查询有效后应以软件方法及时将该位清使用中断方式时，此位作中断标志位， 在转向中断服务程序时由硬件自动清。 和定时器运行控制位