测量，不但测量准确，精度高，而且 误差也很小。在这里，我们将介绍种简单实用的基于单片机的数字频率计的设计和 制作。 频率计发展现状及研究概况 由于当今社会的需要，对信息传输和处理的要求不断提高，对频率的测量的精度也需要更高 更准确的时频基准和更精密的测量技术。而频率测量所能达到的精度，主要取决于作为标准频率 源的精度以及所使用的测量设备和测量方法。目前，测量频频的方法有直接测频法内插法游 标法频差倍增法等等。直接测频的方法较简单，但精度不高。频差倍增多法和周期法是种频 张国兴用单片机制作数字频率计电子制作 第页 差倍增法和差拍法相结合的测量方法，这种方法是将被测信号和参考信号经频差倍增使被测信号 的相位起伏扩大，再通过混频器获得差拍信号，用电子计数器在低频下进行多周期测量，能在较 少的倍增次数和同样的取样时间情况下，得到比测频法更高的系统分辨率和测量精度，但是仍 然存在着时标不稳而引入的误差和定的触发误差。 在电子系统广泛的应用领域中，到处看见处理离散信息的数字电路。供消费用的冰箱和电视 航空通讯系统交通控制雷达系统医院急救系统等在设计过程中都用到数字技术。数字频率计 是现代通信测量设备系统中必不可少的测量仪器，不但要求电路产生频率的准确度和稳定度都高 的信号，也要能方便的改变频率。 数字频率计的实现方法主要有直接式锁相式直接数字式和混合式 直接式 优点速度快相位噪声低，但结构复杂杂散多，般只应用在地面雷达中。 锁相式 优点相位同步的自动控制，制作频率高，功耗低，容易实现系列化小型化模块化和工 程化。 直接数字式 优点电路稳定精度高容易实现系列化小型化模块化和工构 当控制信号时，定时器工作在定时方式。加计数器对脉冲进行计数，每来个脉 冲计数器加，直到计数器计满溢出。由上图可以看出，脉冲是振荡器时钟频率的分频， 即脉冲频率为时钟频率的。显然，个计数脉冲的周期为个机器周期。计数器计数的 是机器周期脉冲的个数，从而实现定时。可知，定时器的定时时间不仅与加计数器的初值计数 振荡器 加计数器 位 中断    本科毕业论文设计 题目种基于单片机数字频率计的设计与实现 诚信责任书 本人郑重声明本人所呈交的毕业论文设计，是在导师的指导下 独立进行研究所完成。毕业论文设计中凡引用他人已经发表或未发 表的成果数据观点等，均已明确注明出处。 特此声明。 论文设计作者签名 日期 第页 目录 目录 摘要 第章绪论 频率计概述 频率计发展现状及研究概况 本课题研究背景及主要研究意义 数字频率计的种类 第二章数字频率计的结构设计 控制电路 单片机部分 数据显示电路 软件设计流程图 第三章频率测量原理 测量频率的原理 直接测频法 第四章系统设计 功能实现 硬件部分设计 信号放大电路 单片机 测量数据显示电路 硬件电路工作过程 直接测频法的工作流程 第五章数字频率计的设计与仿真 第页 电路的设计 电路设计的内容和方法 电路设计的步骤 数字频率计的仿真 第六章减小误差措施及扩展方面 减小误差措施 扩展方面 功能上的完善 增加键盘控制 实现自动量程转换 液晶显示器进行数据的显示 结论 参考文献 致谢 附录 硬件设计原理图 数字频率计测量频率程序 第 ， ，。 第页 第章绪论 频率计概述 频率是电子技术领域的个基本参数，同时也是个非常重要的参数，因此，频率测量已成 为电子测量领域最基本最重要的测量之。随着科学技术的不断发展提高，人们对科技产品的要 求也相应的提高，数字化的电子产品越来越受到欢迎。频率计作为比较常用和实用的电子测量 仪器，广泛应用于科研机构学校家庭等场合，因此它的重要性和普遍性勿庸质疑。数字频率 计具有体积小携带方便功能完善测量精度高等优点，因此在以后的时间里，必将有着更加 广阔的发展空间和应用价值。比如将数字频率计稍作改进，就可制成既可测频率，又能测周期 占空比脉宽等功能的多用途数字测量仪器。将数字频率计和其他电子测量仪器结合起来，制成 各种智能仪器仪表，应用于航空航天等科研场所，对各种频率参数进行计量应用在高端电子产 品上，对其中的频率参数进行测量应用在机械器件上，对机器振动产生的噪声频率进行监控 等等。研究数字频率计的设计和开发，有助于频率计功能的不断改进性价比的提高和实用性的 加强。以前的频率计大多采用数字电路设计而成，其电路复杂耗电多体积大成本高。随 后大页 种基于单片机数字频率计的设计与实现 摘要 本文提出设计数字频率计的方案，重点介绍以单片机为控制核心，实现频率 测量的数字频率设计。测频的基本原理是采用在底频段直接测频法，在底频段直接测频法 的设计思路，硬件部分由放大电路和整形电路，单片机和数计显示电路组成软件部分由 信号频率测量模块和数据显示模块等模块实现。应用单片机的控制功能和数学运算能力， 实现计数功能和频率的换算。设计的频率计范围能够达到，满足所要求的频率范 围，测量精度较高。 关键词数字频率计单片机频率测 第页 ， ， ，显示器共阴极字型码 显示字符字型码 共阴极 全亮 全灭 徐煜明，韩雁单片机原理及接口技术北京电子工业出版社， 第页 软件设计流程图 本设计中软件流程如图所示。为使图所示流程能顺利地完成预期的功能，在初始化部分， 计数部分，除法部分，数据显示部分都分别设计了流程图。完成信号的周期测量后，需要 做次倒数运算才能获得信号的频率。为提高运算精度，这里采用定点算术运算，需要自 行编写出发指令，即组成除法部分。 图软件设计流程图 ， ， 开始 入口 系统初始化 频率计数 显示 第页 第三章频率测量原理 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，本次设计的频率测量系统以单片机为核心，采用语言和直接测量方法， 成功地实现了宽领域，高精度的数字频率计的设计和仿真。 测量频率的原理 在测量过程中定时计数器和的工作方式设置，由图可知，是工作在计数状态下， 对输入的频率信号进行计数，但对工作在计数状态下的，最大计数值为，由于 ，因此的最大计数频率为。对于频率的概念就是在秒只数脉冲的个数，即 为频率值。所以工作在定时状态下，每定时秒中到，就停止的计数，而从的计数单 元中读取计数的数值，然后进行数据处理。送到数码管显示出来。工作在定时状态下，刘雪根数字频率计的误差分析自动化与仪表 第页 测量数据显示电路 如图所示。般而言，数据显示有静态显示和动态显示两种。所谓静态显示，就是当显示 器显示个字符时，相应的发光二极管恒定地导通和截止。它的优点是显示稳定，显示亮度大 缺点是使用的数码管数量少。正是因为它的这个缺点和本设计的要求，数字频率计的显示电路选 择了采用动态扫描显示。所谓动态显示，就是显示器位位地轮流电亮扫描。对于每 位显示器来说，每隔段时间点亮次。显示器的亮度既与导通电流有关，也与 显示器点亮时间和间隔时间的比例有关。通过调整显示器的导通电流和时间比例参数，可以 实现较高亮度且稳定的显示。具体工作过程是显示器采用共阴极动态显示形式，位 用两块四位集成的数码管连接组成。频率计数结果以码的形式存放在的存储单元中， 通过口接到上，控制位的段选码通过口接到上，控制位的位选 码。是位总线驱动器，由芯片上的引脚脚控制数据的传输方向。当时，数据 从端传送到端当时，数据从端传送到端。根据本设计的原理图知，数据是从端传 送到端，因此设，即是高电平有效。另外，由于单片机的口没有上拉电阻，在将 口设置为输出端时，必须考虑在段驱动的每段位上接入上拉电阻，使显示管能够工作。我 们知道，单片机的口扫描输出时总有位为高电平，如果没有反相驱动器将这位的高电平变 成低电平，那在上显示出来的将是乱码。是六与非门反相驱动器，正好符合我们的设 计要求。由于是位显示管，所以采用两个来控制。 徐成，刘彦，李仁发等种全同步数字频率测量方法的研究电子技术应用 第页 图测量数据显示电路 硬件电路工作过程 首先讨论下定时器计数器的工作原理。如图所示。 图定时器计数器的逻辑结最大定 时时间为，达不到秒的定时，所以采用定时，共定时次，即可完成秒的定时功 能。 直接测频法 频率测量的基本原理如图所示。 图直接测频法的原理框图 图中晶体振荡提供了测量的时间基准，经放大整形后的测量信号进入计数器进行计数，再由 显示电路显示数据结果。 计数器显示 控制过程 时间闸门 晶体振荡 放大整形 第页 第四章系统设计 功能实现 本次采用单片机设计的数字频率计主要实现以下几个功能 用位数码管显示三个频段的待测脉冲信号的频率值。