一種基于單片機(jī)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、. . . . 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：一種基于單片機(jī)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). . . . 誠(chéng)信責(zé)任書(shū)本人重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。特此聲明。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名：日期：. . . . I / 38目 錄目錄 I摘要 IIIABSTRACT.IV第一章緒論 11.1 頻率計(jì)概述 11.2 頻率計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀與研究概況 11.3 本課題研究背景與主要研究意義 21.4 數(shù)字頻率計(jì)的種類(lèi) 2第二章數(shù)字頻率計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 42.1 控制電路 42.2

2、單片機(jī)部分 52.3 數(shù)據(jù)顯示電路 62.4 軟件設(shè)計(jì)流程圖 9第三章頻率測(cè)量原理 103.1 測(cè)量頻率的原理 103.2 直接測(cè)頻法 10第四章系統(tǒng)設(shè)計(jì) 114.1 功能實(shí)現(xiàn) 114.2 硬件部分設(shè)計(jì) 114.2.1 信號(hào)放大電路 114.2.2 單片機(jī) AT89C52124.2.3 測(cè)量數(shù)據(jù)顯示電路 134.3 硬件電路工作過(guò)程 144.3.1 直接測(cè)頻法的工作流程 15第五章數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與仿真 17. . . . II / 385.1 電路的設(shè)計(jì) 175.1.1 電路設(shè)計(jì)的容和方法 175.1.2 電路設(shè)計(jì)的步驟 185.2 數(shù)字頻率計(jì)的仿真 19第六章減小誤差措施與擴(kuò)展方面 236

3、.1 減小誤差措施 236.2 擴(kuò)展方面 236.3 功能上的完善 246.3.1 增加鍵盤(pán)控制 246.3.2 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換 246.3.3 液晶顯示器（LCD）進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示 24結(jié)論 25參考文獻(xiàn) 26致 27附錄 281 硬件設(shè)計(jì)原理圖：282 數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量頻率程序：29. . . . III / 38一種基于單片機(jī)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘 要本文提出設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)的方案，重點(diǎn)介紹以單片機(jī) AT89C52 為控制核心，實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量的數(shù)字頻率設(shè)計(jì)。測(cè)頻的基本原理是采用在底頻段直接測(cè)頻法，在底頻段直接測(cè)頻法的設(shè)計(jì)思路，硬件部分由放大電路和整形電路 ，單片機(jī)和數(shù)計(jì)顯示電路組成；軟件部分

4、由信號(hào)頻率測(cè)量模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊等模塊實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用單片機(jī)的控制功能和數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能和頻率的換算。設(shè)計(jì)的頻率計(jì)圍能夠達(dá)到 1HZ1MHZ,滿足所要求的頻率圍，測(cè)量精度較高。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:數(shù)字頻率計(jì); 單片機(jī) AT89C52; 頻率測(cè). . . . IV / 38Based on single-chip processor digital frequency of thousands of design and implementationAbstractAbstractThis article proposes plan design digital frequency meter,

5、highlighting the design taking monolithic integrated circuit AT89C52 as the control core, the realization frequency measurement of digital frequency meter .Selected design ideas which directly measuring frequency law in the high-band and testing cycle law in the low-band; The hardware partially is c

6、omposed by enlarged circuit and the reshaping circuit、the microcontroller and the data display electric circuit; The software design is achieved by many functional modules, such as the signal frequency measurement module、the data display module and so on. Achieving counting function and conversion b

7、etween cycle and frequency by using control functions and mathematics operation ability of microcontroller. Like these the survey scope can achieve 1HZ 1MHZ, both can reach the frequency range requirements designed, the measuring accuracy high。Key Words : digital frequency meter; microcontroller AT8

8、9C52; Frequency measurments. . . . 1 / 38第一章緒論1.1 頻率計(jì)概述頻率是電子技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)基本參數(shù)，同時(shí)也是一個(gè)非常重要的參數(shù)，因此，頻率測(cè)量已成為電子測(cè)量領(lǐng)域最基本最重要的測(cè)量之一。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展提高，人們對(duì)科技產(chǎn)品的要求也相應(yīng)的提高，數(shù)字化的電子產(chǎn)品越來(lái)越受到歡迎。頻率計(jì)作為比較常用和實(shí)用的電子測(cè)量?jī)x器，廣泛應(yīng)用于科研機(jī)構(gòu)、學(xué)校、家庭等場(chǎng)合，因此它的重要性和普遍性勿庸質(zhì)疑。數(shù)字頻率計(jì)具有體積小、攜帶方便；功能完善、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，因此在以后的時(shí)間里，必將有著更加廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用價(jià)值。比如：將數(shù)字頻率計(jì)稍作改進(jìn)，就可制成既可測(cè)頻率，

9、又能測(cè)周期、占空比、脈寬等功能的多用途數(shù)字測(cè)量?jī)x器。將數(shù)字頻率計(jì)和其他電子測(cè)量?jī)x器結(jié)合起來(lái)，制成各種智能儀器儀表，應(yīng)用于航空航天等科研場(chǎng)所，對(duì)各種頻率參數(shù)進(jìn)行計(jì)量；應(yīng)用在高端電子產(chǎn)品上，對(duì)其中的頻率參數(shù)進(jìn)行測(cè)量；應(yīng)用在機(jī)械器件上，對(duì)機(jī)器振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲頻率進(jìn)行監(jiān)控；等等。研究數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，有助于頻率計(jì)功能的不斷改進(jìn)、性價(jià)比的提高和實(shí)用性的加強(qiáng)。以前的頻率計(jì)大多采用TTL數(shù)字電路設(shè)計(jì)而成，其電路復(fù)雜、耗電多、體積大、成本高。隨后大規(guī)模專(zhuān)用IC（集成電路）出現(xiàn)，如ICM7216，ICM7226頻率計(jì)專(zhuān)用IC，使得頻率計(jì)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，但由于價(jià)格較高，因此利用IC設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)的較少。現(xiàn)在

10、，單片機(jī)技術(shù)發(fā)展非常迅速，采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率計(jì)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量，不但測(cè)量準(zhǔn)確，精度高，而且誤差也很小。在這里，我們將介紹一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的基于單片機(jī)AT89C52的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)和制作。1.2 頻率計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀與研究概況由于當(dāng)今社會(huì)的需要，對(duì)信息傳輸和處理的要求不斷提高，對(duì)頻率的測(cè)量的精度也需要更高更準(zhǔn)確的時(shí)頻基準(zhǔn)和更精密的測(cè)量技術(shù)。而頻率測(cè)量所能達(dá)到的精度，主要取決于作為標(biāo)準(zhǔn)頻率源的精度以與所使用的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法。目前，測(cè)量頻頻的方法有直接測(cè)頻法、插法、游標(biāo)法、頻差倍增法等等。直接測(cè)頻的方法較簡(jiǎn)單，但精度不高。頻差倍增多法和周期法是一種頻差倍增法和差拍法相結(jié)合的測(cè)量方法，這

11、種方法是將被測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)經(jīng)頻差倍增使被測(cè)信號(hào) 1 張國(guó)興.用單片機(jī)制作數(shù)字頻率計(jì)J.電子制作，2005，(2)：32. . . . . 2 / 38的相位起伏擴(kuò)大，再通過(guò)混頻器獲得差拍信號(hào)，用電子計(jì)數(shù)器在低頻下進(jìn)行多周期測(cè)量，能在較少的倍增次數(shù)和同樣的取樣時(shí)間情況下，得到比測(cè)頻法更高的系統(tǒng)分辨率和測(cè)量精度，但是仍然存在著時(shí)標(biāo)不穩(wěn)而引入的誤差和一定的觸發(fā)誤差。在電子系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域中，到處看見(jiàn)處理離散信息的數(shù)字電路。供消費(fèi)用的冰箱和電視、航空通訊系統(tǒng)、交通控制雷達(dá)系統(tǒng)、醫(yī)院急救系統(tǒng)等在設(shè)計(jì)過(guò)程中都用到數(shù)字技術(shù)。 數(shù)字頻率計(jì)是現(xiàn)代通信測(cè)量設(shè)備系統(tǒng)中必不可少的測(cè)量?jī)x器，不但要求電路產(chǎn)生頻率的準(zhǔn)

12、確度和穩(wěn)定度都高的信號(hào)，也要能方便的改變頻率。 數(shù)字頻率計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法主要有：直接式、鎖相式、直接數(shù)字式和混合式（1）直接式優(yōu)點(diǎn)：速度快、相位噪聲低，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、雜散多，一般只應(yīng)用在地面雷達(dá)中。 （2）鎖相式優(yōu)點(diǎn)：相位同步的自動(dòng)控制，制作頻率高，功耗低，容易實(shí)現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化。 （3）直接數(shù)字式優(yōu)點(diǎn)：電路穩(wěn)定、精度高、容易實(shí)現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化。 1.3 本課題研究背景與主要研究意義 因?yàn)閿?shù)字頻率計(jì)是計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域必不可少的測(cè)量?jī)x器，所以頻率的測(cè)量就顯得更為重要。在數(shù)字電路中，頻率計(jì)屬于時(shí)序電路，它主要由具有記憶功能的觸發(fā)器構(gòu)成。在計(jì)算機(jī)與各

13、種數(shù)字儀表中，都得到了廣泛的應(yīng)用。本課題采用的是直接測(cè)頻式的頻率計(jì)，設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單、電路穩(wěn)定、測(cè)量精度高，大大的縮短了生產(chǎn)周期。 .數(shù)字頻率計(jì)的種類(lèi)現(xiàn)在市面上通常使用的數(shù)字頻率計(jì)主要有以下幾種：（1）采用中小規(guī)模數(shù)字集成電路，用機(jī)械式功能轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)換擋，完成頻率，周期 以與脈寬等功能的計(jì)數(shù)器。此種數(shù)字頻率計(jì)是較早時(shí)期的電子產(chǎn)品，到現(xiàn)在中小規(guī)模集成電路應(yīng)用技術(shù)不斷完善時(shí)，它的應(yīng)用也不斷得到加強(qiáng)。但很明顯，此種數(shù)字頻率計(jì)已處于淘汰階段，由 2 李建忠.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.西安：西安電子科技大學(xué)，2002.1. . . . 3 / 38于其自身不具備智能化、自動(dòng)化，完全借助于機(jī)械示的操作，對(duì)一些智能的頻率

14、計(jì)功能已無(wú)法完成，所以，現(xiàn)在使用這種數(shù)字頻率計(jì)的已經(jīng)很少。（2）采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（CPLD/FPGA）作為系統(tǒng)控制核心制成的數(shù)字頻率計(jì)。它通過(guò)EDA技術(shù)和硬件描述語(yǔ)言（VHDL）對(duì)進(jìn)行數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)。這種技術(shù)是在近幾年才發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，具有很大的發(fā)展空間和應(yīng)用價(jià)值。（3）采用單片機(jī)為系統(tǒng)控制核心的數(shù)字頻率計(jì)。這種數(shù)字頻率計(jì)具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)：體積小，所用芯片少，精度高，測(cè)量圍廣，易于擴(kuò)展功能，智能化、自動(dòng)化強(qiáng)度高，便于控制。因此采用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)字器件已逐漸成為主流。. . . . 4 / 38第二章數(shù)字頻率計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本課題設(shè)計(jì)的是一種以單片機(jī)為主控制的頻率計(jì)。該頻率計(jì)首先是以信號(hào)

15、放大整形后的方波對(duì)不同頻率圍的信號(hào)直接由接口電路送給單片機(jī), 由單片機(jī)的計(jì)數(shù)器對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù),最后通過(guò)顯示電路顯示數(shù)值。數(shù)字頻率計(jì)主要由以下幾部分組成：（1）時(shí)基電路；（2）邏輯控制電路；（3）可控制的顯示電路。因?yàn)閱纹瑱C(jī)部振蕩頻率很高, 所以一個(gè)機(jī)器周期的量化誤差相當(dāng)小, 可以提高低頻信號(hào)的測(cè)量的準(zhǔn)確性。 本課題主要是以單片機(jī)AT89C52 為核心, 通過(guò)計(jì)數(shù)電路, 以與軟件程序的編寫(xiě), 實(shí)現(xiàn)脈沖頻率的顯示。整體設(shè)計(jì)思路可用框圖2.1 表示?？驁D中各部分的作用與所采用的器件說(shuō)明如下：圖2.1 設(shè)計(jì)思路框圖2.1 控制電路 如圖2.2 ，圖2.3所示， 控制電路是整機(jī)電路設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。它邏輯性

16、強(qiáng)，時(shí)序關(guān)系配合得當(dāng)?？刂齐娐返淖饔檬牵寒a(chǎn)生一鎖存保持信號(hào)，使1S的計(jì)數(shù)結(jié)果顯示一段時(shí)間，以便觀察，下一步輸出一清零脈沖，使計(jì)數(shù)器的原紀(jì)錄數(shù)據(jù)清零，準(zhǔn)備下次計(jì)數(shù)。 3 唐俊翟，許雷，張群瞻.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.：冶金工業(yè)，2003.6 .待測(cè)信號(hào) AT89C52 單片機(jī) 停止譯碼 數(shù)據(jù)顯示電路 有效位判斷？是否. . . . 5 / 38控制電路產(chǎn)生的鎖存信號(hào)應(yīng)在1S計(jì)數(shù)結(jié)束，清零信號(hào)應(yīng)在鎖存信號(hào)產(chǎn)生后產(chǎn)生。在實(shí)際應(yīng)用中，選用可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路74HC00實(shí)現(xiàn)，用0.5S脈沖直接作為單穩(wěn)態(tài)電路的外觸發(fā)信號(hào)，其引腳如圖2.2所示。圖2.2 整形電路 圖2.3 邏輯控制電路2.2 單片機(jī)部分本

17、次設(shè)計(jì)采用了AT89C52單片機(jī),AT89C52是低電壓, 高性能CMOS8位單片機(jī), 片含8kbyte的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器。如圖2.4所示 4 公茂法，孫皓，呂常智.簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與分析J.山東礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)， 1999，18(2)：44-49. . . . 6 / 38圖2.4 AT89C52引腳圖系統(tǒng)板上硬件連線 ：（1）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P0.0P0.7與“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中ABCDEFGH端口用8芯排線連接。（2 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P2.0P2.7與“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端口用8芯排線連接。 （3）把“單片機(jī)系

18、統(tǒng)”區(qū)域中的P3.4（T0）端子用導(dǎo)線連接到“頻率產(chǎn)生器”區(qū)域中的WAVE端子上。2.32.3 數(shù)據(jù)顯示電路數(shù)據(jù)顯示電路數(shù)據(jù)顯示電路由限流電路和7段數(shù)碼管組成, 采用器件LED 顯示器。LED 顯示器的結(jié)構(gòu)由發(fā)光二極管構(gòu)成a、b、c、d、e、f和g 七段, 并由此得名。本設(shè)計(jì)中采用了六個(gè)七段數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示, 將六個(gè)數(shù)碼管串接起來(lái)進(jìn)行顯示, 顯示數(shù)據(jù)即是對(duì)頻率計(jì)的測(cè)量結(jié)果。如圖2.5所以： 5 王保強(qiáng)，竇文，白紅.高精度測(cè)頻方案設(shè)計(jì)J.成都信息工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，17(2)：77-81. . . . 7 / 38圖2.5 顯示電路圖其流程框圖如圖 2.6 所示。圖 2.6 LED 動(dòng)態(tài)顯

19、示流程圖要顯示的數(shù)據(jù)以 BCD 碼的方式存放在單片機(jī) RAM 的存儲(chǔ)單元中。首先將位選碼、段選碼初始化賦值，分別送單片機(jī)端口，通過(guò)查表將存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)送 LED 顯示；調(diào)延時(shí)程序，指向下一個(gè)顯示單元，直到所有位顯示完退出。在通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示的時(shí)候，需要用到字型碼查表圖，現(xiàn)將表 1 列出下：開(kāi) 始置段碼、位選碼初值位選碼送 P2 口段選碼轉(zhuǎn)字型碼段選碼送 P0 口位選碼左移 1 位指向下一個(gè)顯示單元顯示完？延時(shí) 1ms返 回NY. . . . 8 / 38表 1 七段 LED 顯示器共陰極字型碼顯示字符gfedcbadp字型碼（共陰極）0011111103FH10000110006H2101

20、101105BH3100111104FH41100110066H5110110106DH6111110107DH70000111007H8111111107FH9110111106FHA1110111077HB111110007CHC0111001039HD101111005EHE1111001079HF1110001071H.0000000180H全亮11111111FFH全滅0000000000H6 徐煜明，韓雁.單片機(jī)原理與接口技術(shù)M.：電子工業(yè)，2005.5 . . . . 9 / 382.4 軟件設(shè)計(jì)流程圖本設(shè)計(jì)中軟件流程如圖2.7所示。為使圖1所示流程能順利地完成預(yù)期的功能, 在初

21、始化部分, 計(jì)數(shù)部分, 4byte除法部分, 數(shù)據(jù)顯示部分都分別設(shè)計(jì)了流程圖。完成信號(hào)的周期測(cè)量后, 需要做一次倒數(shù)運(yùn)算才能獲得信號(hào)的頻率。為提高運(yùn)算精度, 這里采用4byte定點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算, 需要自行編寫(xiě)4byte出發(fā)指令, 即組成4byte除法部分。 圖2.7 軟件設(shè)計(jì)流程圖 7 VASILIS HAMILAKIS，N.C VOULGARIS.An Accurate Method for the Measurementand Its Deviation Using a Microcomputer.IEEE Trans Instr Meas IM-36，1987.No.1開(kāi)始 入口 系統(tǒng)初始化

22、 頻率計(jì)數(shù) 顯示 . . . . 10 / 38第三章頻率測(cè)量原理在電子技術(shù)中, 頻率是最基本的參數(shù)之一, 并且與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系,本次設(shè)計(jì)的頻率測(cè)量系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C52為核心, 采用C語(yǔ)言和直接測(cè)量方法, 成功地實(shí)現(xiàn)了寬領(lǐng)域, 高精度的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)和仿真。3.1 測(cè)量頻率的原理在測(cè)量過(guò)程中定時(shí)/計(jì)數(shù)器 T0 和 T1 的工作方式設(shè)置，由圖可知，T0 是工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)下，對(duì)輸入的頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，但對(duì)工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)下的 T0，最大計(jì)數(shù)值為 fOSC/24，由于fOSC12MHz，因此：T0 的最大計(jì)數(shù)頻率為 1mHz。對(duì)于頻率的概念就是在一秒只數(shù)脈沖的

23、個(gè)數(shù)，即為頻率值。所以 T1 工作在定時(shí)狀態(tài)下，每定時(shí) 1 秒中到，就停止 T0 的計(jì)數(shù)，而從 T0 的計(jì)數(shù)單元中讀取計(jì)數(shù)的數(shù)值，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。送到數(shù)碼管顯示出來(lái)。T1 工作在定時(shí)狀態(tài)下，最大定時(shí)時(shí)間為 65ms，達(dá)不到 1 秒的定時(shí)，所以采用定時(shí) 50ms，共定時(shí) 20 次，即可完成 1 秒的定時(shí)功能。3.2 直接測(cè)頻法頻率測(cè)量的基本原理如圖 3.1 所示。圖 3.1 直接測(cè)頻法的原理框圖圖中晶體振蕩提供了測(cè)量的時(shí)間基準(zhǔn)，經(jīng)放大整形后的測(cè)量信號(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，再由顯示電路顯示數(shù)據(jù)結(jié)果。計(jì)數(shù)器顯示 控制過(guò)程時(shí)間閘門(mén)晶體振蕩放大整形. . . . 11 / 38第四章系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 功能

24、實(shí)現(xiàn)本次采用單片機(jī)設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：（1）用 6 位數(shù)碼管顯示 HZ、KHZ、MHZ 三個(gè)頻段的待測(cè)脈沖信號(hào)的頻率值。（2）頻率測(cè)量圍從 1HZ1mHZ。（3）能測(cè)量正弦波，三角波，鋸齒波等多種波形信號(hào)的頻率值。4.2 硬件部分設(shè)計(jì)頻率計(jì)由單片機(jī)AT89C52 、信號(hào)預(yù)處理電路、測(cè)量數(shù)據(jù)顯示電路所組成，其號(hào)預(yù)處理電路包括待測(cè)信號(hào)放大、波形變換、波形整形和分頻電路。系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)框圖如圖4.1所示。圖4.1 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)框圖4.2.14.2.1 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路采用兩個(gè)NPN三極管級(jí)聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)信號(hào)的放大,降低對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求。如圖4.2 所示。 前一個(gè)三極管采

25、用共集電極方式，主要是為了獲得比較寬的頻帶，并不具有實(shí)質(zhì)性的放大作用。后一個(gè)三極管采用共發(fā)射極方式，主要作用是放大非常弱的輸入脈沖信號(hào)，一般通過(guò)它的放大后，其電壓可以達(dá)到3伏以上。為了消除不必要的噪聲信號(hào)干擾，在兩級(jí)放大電路中都可待測(cè)電路放大電路波形變換、整形 單片機(jī) 顯示電路 . . . . 12 / 38以加入濾波電容，保證待測(cè)信號(hào)的穩(wěn)定。 圖4.2 放大電路4.2.2 單片機(jī) AT89C52在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，將AT89C52的P1口設(shè)置為接收數(shù)據(jù)端口，將P3口設(shè)置為第二功能。P3.4用于直接測(cè)頻率時(shí)脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)端；P3.5用于定時(shí)。將P0口和P2口設(shè)置為發(fā)送數(shù)據(jù)端口。P0口的各引腳接到R

26、P1的輸入端，用于段驅(qū)動(dòng)；P2口用于位驅(qū)動(dòng)。單片機(jī)復(fù)位端（RST）可采用部軟件復(fù)位，也可采用外部手動(dòng)復(fù)位，實(shí)際操作也很方便。這里采用外部手動(dòng)復(fù)位，為圖4.3且晶體振蕩器電路如圖4.4所示：圖4.3 單片機(jī)復(fù)位電路圖4.4 晶體振蕩器電路 8 劉雪根.數(shù)字頻率計(jì)的誤差分析J.自動(dòng)化與儀表，1996，11(3)：23-24. . . . 13 / 384.2.3 測(cè)量數(shù)據(jù)顯示電路如圖4.5所示。一般而言，數(shù)據(jù)顯示有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通和截止。它的優(yōu)點(diǎn)是顯示穩(wěn)定，顯示亮度大；缺點(diǎn)是使用的數(shù)碼管數(shù)量少。正是因?yàn)樗倪@個(gè)缺點(diǎn)和本設(shè)

27、計(jì)的要求，數(shù)字頻率計(jì)的顯示電路選擇了采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是LED顯示器一位一位地輪流電亮（掃描）。對(duì)于每一位LED顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。LED 顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與LED顯示器點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。通過(guò)調(diào)整LED顯示器的導(dǎo)通電流和時(shí)間比例參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)較高亮度且穩(wěn)定的顯示。具體工作過(guò)程是：LED顯示器采用共陰極動(dòng)態(tài)顯示形式，6位LED用兩塊四位集成的數(shù)碼管連接組成。頻率計(jì)數(shù)結(jié)果以BCD碼的形式存放在89C52的存儲(chǔ)單元中，通過(guò)P0口接到74LS245上，控制6位LED的段選碼；通過(guò)P2口接到74AC08上，控制6位LED的位選碼。RP1是8位總線

28、驅(qū)動(dòng)器，由芯片上的T/引腳（1腳）控制數(shù)據(jù)的傳輸方向。當(dāng)T/=1時(shí)，數(shù)據(jù)從ARR端傳送到B端；當(dāng)T/=0時(shí)，數(shù)據(jù)從B端傳送到A端。根據(jù)本設(shè)計(jì)的原理圖知，數(shù)據(jù)是從A端傳送到RB端，因此設(shè)T/=1，即是高電平有效。另外，由于51單片機(jī)的P0口沒(méi)有上拉電阻，在將P0口設(shè)R置為輸出端時(shí)，必須考慮在段驅(qū)動(dòng)的每一段位上接入上拉電阻，使LED顯示管能夠工作。我們知道，單片機(jī)的P1口掃描輸出時(shí)總有一位為高電平，如果沒(méi)有反相驅(qū)動(dòng)器將這一位的高電平變成低電平，那在LED上顯示出來(lái)的將是亂碼。74AC08是六與非門(mén)反相驅(qū)動(dòng)器，正好符合我們的設(shè)計(jì)要求。由于是8位LED顯示管，所以采用兩個(gè)74AC08來(lái)控制。 9 徐成

29、，劉彥，李仁發(fā)等一種全同步數(shù)字頻率測(cè)量方法的研究M電子技術(shù)應(yīng)用，2004，07. . . . . 14 / 38 圖4.5 測(cè)量數(shù)據(jù)顯示電路4.3 硬件電路工作過(guò)程首先討論一下定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理。如圖4.6 所示。圖4.6 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的邏輯結(jié)構(gòu)當(dāng)控制信號(hào)時(shí)，定時(shí)器工作在定時(shí)方式。加1計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖f進(jìn)行計(jì)數(shù)，每來(lái)一個(gè)脈0/TC沖計(jì)數(shù)器加1，直到計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出。由上圖可以看出，脈沖是振蕩器時(shí)鐘頻率的12分頻，f0f即脈沖頻率為時(shí)鐘頻率的1/12。顯然，一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖的周期為一個(gè)機(jī)器周期。計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)f0f的是機(jī)器周期脈沖的個(gè)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)定時(shí)?？芍?，定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間不僅與加1計(jì)數(shù)器的

30、初值（計(jì)數(shù)器中的起始值,即計(jì)數(shù)長(zhǎng)度）有關(guān)，而且還與系統(tǒng)振蕩器時(shí)鐘頻率有關(guān)。0f1/12振蕩器 THX TLX加 1 計(jì)數(shù)器 16位TFX中斷11GATE 0/TC1/TC1/0 INTINTTR0/TR1 T0/T11. . . . 15 / 38 當(dāng)控制信號(hào)時(shí)，定時(shí)器工作在計(jì)數(shù)方式。加1計(jì)數(shù)器對(duì)來(lái)自輸入引腳T0和T1的外部1/TC信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)。4.3.1 直接測(cè)頻法的工作流程圖4.7 直接測(cè)頻法流程如圖4.7 所示。前置放大器完成信號(hào)放大、電平平移的任務(wù)，被測(cè)的交流信號(hào)被放大、平移成脈沖直流信號(hào)，再經(jīng)74HC00反相器整形成矩形脈沖。方波信號(hào)被送到與門(mén)的一個(gè)輸入端，與門(mén)的另一個(gè)輸入端連接1s

31、門(mén)控信號(hào)，實(shí)際制作中連接AT89C52的11腳（P3.1）。11腳電平的高低可通過(guò)指令加以控制。AT89C52外接晶振24MHz，該晶振的頻率穩(wěn)定性很重要，因?yàn)樗彩情T(mén)控信號(hào)的時(shí)間基準(zhǔn)。置計(jì)數(shù)器可通過(guò)軟件設(shè)置對(duì)振蕩頻率的l2分頻進(jìn)行計(jì)數(shù)/定時(shí)，這里將T0置為方式1計(jì)數(shù)狀態(tài)，GATE=0，即D3D2D1D0=0101（如圖12、表2、表3所示），待測(cè)脈沖信號(hào)通1/TC過(guò)T0引腳輸入單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)。T1置為方式1定時(shí)狀態(tài)，GATE=0。0/TC即D7D6D5D4=1001（如圖12、表2、表3所示），并將其初值置為T(mén)H1=D8H，TL1=EF，這樣每10 Dawei Fan，Centeno，VPh

32、asor-Based Synchronized Frequency Measurement in Power SystemsPower Delivery,IEEE Transactions Oil，2007. T0P3.0 顯示74HC00INAT89C52. . . . 16 / 38產(chǎn)生一次定時(shí)器T1溢出中斷，在T1中斷的入口處mssEFHD51224/1)8(#5553565536（001BH）對(duì)中斷次數(shù)進(jìn)行軟件計(jì)數(shù)。當(dāng)中斷次數(shù)為次時(shí)，歷時(shí)1s。1s后關(guān)閉mss 5/1200閘門(mén)，其計(jì)數(shù)結(jié)果通過(guò)P1口讀入，送至30H至33H（壓縮的BCD碼）單元，顯示子程序則將BCD碼經(jīng)查表指令譯為7段

33、LED字形碼，然后進(jìn)行顯示。 表2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器TMODD7D6D5D4D3D2D1D0GATETC /M1M0GATETC /M1M0定 時(shí) 器 T1定 時(shí) 器 T0表3 M1和M2方式選擇位對(duì)應(yīng)關(guān)系M1 M0工作方式 功 能 說(shuō) 明0 1 方式0 13位計(jì)數(shù)器0 1 方式1 16位計(jì)數(shù)器1 0 方式2 自動(dòng)再裝入計(jì)數(shù)初值，8位計(jì)數(shù)器1 1 方式3定時(shí)器T0：分成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器；定時(shí)器T1：停止計(jì)數(shù) 11 李廣明，楊雷一種多周期測(cè)量頻率的方法與應(yīng)用J現(xiàn)代電子技術(shù)，2008，12：155-157. . . . . 17 / 38第五章 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與仿真電路的基本功能是實(shí)現(xiàn)

34、電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的技術(shù)和功能，使電路具有某種特定功能，必須進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和制作。設(shè)計(jì)是是某一電路具有某種功能，制作則是設(shè)計(jì)過(guò)程的電路實(shí)物化。5.1 電路的設(shè)計(jì)電路的設(shè)計(jì)既是一門(mén)科學(xué)，又是一門(mén)藝術(shù)，實(shí)現(xiàn)同樣的技術(shù)指標(biāo)，不同的人有不同的設(shè)計(jì)方案。5.1.1 電路設(shè)計(jì)的容和方法電路設(shè)計(jì)一般包括：擬定性能指標(biāo)，電路的預(yù)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)和修改設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。衡量設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)是：工作穩(wěn)定可靠，能達(dá)到所要求的性能指標(biāo)，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔?；電路?jiǎn)單，成本低；所采用的元器件品種少、體積小，且貨源充足；便于生產(chǎn)、測(cè)試和維修。電路設(shè)計(jì)的基本方法為：借鑒設(shè)計(jì)法、近似設(shè)計(jì)法、分解組合設(shè)計(jì)法。1、電路設(shè)計(jì)的基本容電路設(shè)計(jì)的基本容主要包

35、括以下幾個(gè)方面：電路設(shè)計(jì)的技術(shù)的先結(jié)條件。選擇合適的元器件的種類(lèi)。設(shè)計(jì)電路原理圖。接線圖、安裝圖、裝配圖。制定電機(jī)和電子元器件明細(xì)表。畫(huà)出電路的總布局圖。設(shè)計(jì)電路板、接線板以與安裝零件。編寫(xiě)程序和計(jì)算說(shuō)明書(shū)。2、電路設(shè)計(jì)的基本方法 12 李爽TMS320F2812在電力系統(tǒng)測(cè)頻裝置中的應(yīng)用J工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2008，2l(8)：71-73 . . . . 18 / 38(1)借鑒設(shè)計(jì)法接到設(shè)計(jì)任務(wù)或確定設(shè)計(jì)目標(biāo)后，設(shè)者應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品，進(jìn)行調(diào)查研究，選取可以借用或借鑒的實(shí)用電路。一般情況下，有許多原理和技術(shù)上可以借用的電路，設(shè)計(jì)人員得對(duì)電路進(jìn)行改進(jìn)和元件調(diào)整，以適應(yīng)設(shè)計(jì)需要。借用的電路已經(jīng)經(jīng)過(guò)實(shí)踐和

36、時(shí)間的考驗(yàn)，更有工程價(jià)值，這樣做不僅可以縮短設(shè)計(jì)周期，而且新設(shè)計(jì)的電路在技術(shù)，性能，成本等各方面都得到提高；這樣才會(huì)被工程上接受。(2)近似設(shè)計(jì)法近似設(shè)計(jì)法是電路設(shè)計(jì)的又一種方法。在實(shí)際應(yīng)用中，理論可以給設(shè)計(jì)者一個(gè)清晰的思路，但理論與實(shí)際不同。在電路設(shè)計(jì)中，由于元件受多方因素的影響，往往采取“定性分析、定量估算、實(shí)驗(yàn)調(diào)整”的方法，所以只需進(jìn)行粗略計(jì)算，幫助近似確定電路參數(shù)的取值圍，參數(shù)的具體確定借助于實(shí)驗(yàn)調(diào)整和計(jì)算機(jī)仿真來(lái)完成。(3)分解、組合設(shè)計(jì)法在設(shè)計(jì)電路時(shí)，電子線路按照功能的不同可以劃分為各個(gè)子模塊，各模塊參照具體電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后組合統(tǒng)調(diào)。由功能電路組合成大系統(tǒng)時(shí)，由于子模塊之間存在負(fù)

37、載效應(yīng)的影響，而使電子產(chǎn)品整體性能下降。因此，在由大系統(tǒng)分解為子系統(tǒng)時(shí)，不僅要注意功能分解，而且還要合理分配性能指標(biāo)。5.1.2 電路設(shè)計(jì)的步驟1課題分析根據(jù)論文的要求，先弄清楚論文要實(shí)現(xiàn)的功能和原理，再確定電路的基本形式，根據(jù)論文的可行性作出估計(jì)和判斷，確定論文的技術(shù)關(guān)鍵解決的問(wèn)題。2設(shè)計(jì)方案論證選題不管那種（除了調(diào)查研究之外）都要論證它的可行性。論證分立論和駁論兩種。3總體方案的選擇根據(jù)任務(wù)書(shū)提出的任務(wù)、要求和性能指標(biāo)，用具有一定功能的單元電路組成一個(gè)整體，來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，滿足設(shè)計(jì)題目提出的要求和技術(shù)指標(biāo)。4單元電路的設(shè)計(jì)與確定 13 邵楊帆，李宏準(zhǔn)全同步頻率測(cè)量方法的研究與實(shí)現(xiàn)J電子測(cè)量

38、與儀器學(xué)報(bào)，2008，03：105-108. . . . 19 / 38在確定總體方案、畫(huà)出詳細(xì)框圖之后，便可進(jìn)行單元電路設(shè)計(jì)。在電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，性能強(qiáng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和總體方案的原理框圖來(lái)確定各單元電路要求。設(shè)計(jì)每一個(gè)單元的電路圖根據(jù)相關(guān)資料確定單元電路的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，調(diào)整元件，估算參數(shù)來(lái)選擇元器件，。5總電路圖畫(huà)法總電路圖的一般方法如下：根據(jù)信號(hào)的流向，從左到右或從上到下按信號(hào)流向依次畫(huà)出各單元電路。盡量把總電路圖畫(huà)在一圖樣上電路中所有連線都要表示清楚，各元件間的絕大多數(shù)連線應(yīng)在圖樣上直接畫(huà)出。符號(hào)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化。先畫(huà)草圖，調(diào)整好布局和連線后，再畫(huà)出正式的總電路圖。5審圖由

39、于有些問(wèn)題考慮不周，各種計(jì)算可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，所以，在畫(huà)出總電路圖并計(jì)算全部參數(shù)之后，要進(jìn)行全面審查。5.2 數(shù)字頻率計(jì)的仿真根據(jù)電路圖，各單元電路之間的連接關(guān)系，以與用哪些元器件進(jìn)行仿真，由于是初學(xué)者經(jīng)驗(yàn)不足，沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用過(guò)，單憑看資料很難掌握它們?nèi)荨ＴO(shè)計(jì)時(shí)難免考慮不周、出現(xiàn)差錯(cuò)，單是紙上談兵，想使自己設(shè)計(jì)的電路完美無(wú)誤是不可能的，所以，必須進(jìn)行仿真。在仿真過(guò)程中會(huì)遇到問(wèn)題要善于理論聯(lián)系實(shí)際，深入思考，分析原因，找出解決問(wèn)題的辦法。通過(guò)前面總的設(shè)計(jì)框圖，我們初步搭建了數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)。下面仿真結(jié)果如圖5.1所以：. . . . 20 / 38 圖5.1 系統(tǒng)仿真電路圖輸入信號(hào)為1HZ時(shí)，

40、仿真如下： 圖5.2 系統(tǒng)仿真圖輸入信號(hào)為100HZ時(shí)，仿真如下：. . . . 21 / 38圖5.3 系統(tǒng)仿真圖輸入信號(hào)為500HZ時(shí)，仿真如下：圖5.4 系統(tǒng)仿真圖輸入信號(hào)為1KHZ時(shí)，仿真如下：圖5.5 系統(tǒng)仿真圖輸入信號(hào)為8KHZ時(shí)，仿真如下：圖5.6 系統(tǒng)仿真圖輸入信號(hào)為1MHZ時(shí)，仿真如下：. . . . 22 / 38圖5.7 系統(tǒng)仿真圖輸入信號(hào)為1.2HZ時(shí)，仿真如下：圖5.8 系統(tǒng)仿真圖從以上的仿真結(jié)果可以得出：在所測(cè)量的頻率圍，頻率越小仿真結(jié)果越精確，頻率越高就會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，當(dāng)頻率超過(guò)1MHZ時(shí)，就仿真不出其正確結(jié)果。. . . . 23 / 38第六章 減小誤差措施

41、與擴(kuò)展方面6.16.1 減小誤差措施減小誤差措施（1）選用頻率較高和穩(wěn)定性好晶振。如選 24KHZ 的晶振可使測(cè)量圍擴(kuò)大，穩(wěn)定性好的晶振可以減小誤差。（2）測(cè)量頻率低的信號(hào)時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整程序，延長(zhǎng)門(mén)限時(shí)間，減少原理上1 的相對(duì)誤差。（3）測(cè)量頻率高的信號(hào)時(shí)，可先對(duì)信號(hào)進(jìn)行分頻，在進(jìn)行測(cè)量。 6.2 擴(kuò)展方面（1）預(yù)處理電路部分在實(shí)際工作中，如若兩級(jí) NPN 放大管仍不能使放大作用明顯，則可以再級(jí)聯(lián)一個(gè) NPN 放大管；或者采用放大能力更強(qiáng)的三極管或 CMOS 管代替。后一種思路雖然在價(jià)格上有所增加，但卻減少了電路的復(fù)雜程度，并且在電路板一旦出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，能盡最大可能的減少元器件的更換和連接線路的

42、修改，非常方便和實(shí)用。（2）增加電源部分在上面數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)工程中，使用的是外部干電池電源對(duì)單片機(jī)和其他電路供電，操作起來(lái)很方便，但有一個(gè)缺點(diǎn)是外部提供的電源準(zhǔn)確度不是很高14。比如，單片機(jī)需要提供 5V 的標(biāo)準(zhǔn)電壓，我們使用的干電池，由于使用時(shí)間過(guò)久或型號(hào)不同而使得提供的電壓達(dá)不到 5V 或高于 5V，這樣使得電路不能在正常的狀態(tài)下工作或損壞元器件。因此在原理圖中，我們可以加入電源部分，采用元件 7805 或 7809 和整流電路對(duì)外來(lái)電壓進(jìn)行整流、限壓，提供標(biāo)準(zhǔn)的 5V 電壓給電路，這樣就增加了硬件電路的穩(wěn)定性和測(cè)試的準(zhǔn)確性。 14 赫建國(guó)，劉立新，黨劍華.基于單片機(jī)的頻率計(jì)設(shè)計(jì)J.西安

43、郵電學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，8(3)： 31-34. . . . 24 / 386.3 功能上的完善6.3.1 增加鍵盤(pán)控制通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率計(jì)的測(cè)頻率，周期，占空比，脈寬等各項(xiàng)功能。按不同的鍵起到不同的作用，也就是完成不同的功能。還可以根據(jù)按鍵數(shù)的多少來(lái)選擇不同的鍵盤(pán)。所以我們可以從實(shí)際操作中知道鍵盤(pán)的擴(kuò)展是非常方便的。6.3.2 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換在測(cè)量頻率時(shí)，軟件編程也可以實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。頻率計(jì)每個(gè)工作循環(huán)開(kāi)始時(shí)使用計(jì)數(shù)方法實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量，測(cè)量完后判斷測(cè)量結(jié)果是否具有2位有效數(shù)字，如果成立，將結(jié)果送去顯示，本工作循環(huán)結(jié)束；否則將計(jì)數(shù)閘門(mén)寬度依次擴(kuò)大10倍，繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量判斷，直到計(jì)數(shù)

44、閘門(mén)寬度達(dá)到1s，這時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率測(cè)量圍為100Hz999Hz。如果測(cè)量結(jié)果仍不具有2位有效數(shù)字，頻率計(jì)則使用定時(shí)方法實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量。6.3.3 液晶顯示器（LCD）進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示LED 顯示管只能顯示 09 和一些簡(jiǎn)單的英文字母，頻率計(jì)的功能就受到極大的限制，而 LCD顯示管能夠解決 LED 的不足，增強(qiáng)顯示功能。LCD 具有體積小、低耗電量、無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以與影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，因此廣泛應(yīng)用于各種儀表設(shè)備中去。LCD 顯示器主要有字符型和點(diǎn)陣型兩種。. . . . 25 / 38結(jié) 語(yǔ)數(shù)字頻率計(jì)是計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測(cè)量?jī)x器。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)

45、、安裝、調(diào)試過(guò)程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測(cè)量迅速，精確度高，顯示直觀，會(huì)被經(jīng)常使用到。本文介紹了一種基于單片機(jī) AT89C52 制作數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)方法。其測(cè)量原理非常簡(jiǎn)單，硬件電路制作方便，軟件編程易于實(shí)現(xiàn)，所測(cè)得的頻率圍較寬，精度較高，平均相對(duì)誤差在 0.34%左右，是在允許的測(cè)量誤差圍。此次設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)達(dá)到了測(cè)量頻率的目的，但在實(shí)際制作和測(cè)試過(guò)程中，由于自己知識(shí)有限，時(shí)間短和經(jīng)驗(yàn)不足等原因，還是出現(xiàn)了一些問(wèn)題和需要繼續(xù)改進(jìn)、完善的地方。比如：在制 PCB 板時(shí)，單面布線的布通率始終無(wú)法達(dá)到 100%，因此焊接電路板時(shí)必須采用導(dǎo)線連接，測(cè)量時(shí)準(zhǔn)確性受外部因素影響比不用導(dǎo)線連接時(shí)大，

46、造成的測(cè)量誤差就大些。在編寫(xiě)程序時(shí)，閘門(mén)時(shí)間沒(méi)能準(zhǔn)確地微調(diào)至 1 秒，致使測(cè)量的誤差比理想的要大。由于單片機(jī)部具有豐富的存儲(chǔ)資源和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，因此采用單片機(jī)設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)只需要改動(dòng)很少的硬件部分就可以和其他的自動(dòng)化儀表組成多功能控制系統(tǒng)，測(cè)量速度得到提高，用于連續(xù)測(cè)量的控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值和意義的。. . . . 26 / 38參考文獻(xiàn)1 國(guó)興.用單片機(jī)制作數(shù)字頻率計(jì)J.電子制作，2005，(2)：32.2 建忠.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.：電子科技大學(xué),2002.1.3 唐俊翟，許雷，群瞻.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.：冶金工業(yè)，2003.6.4 公茂法，皓，呂常智.簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與分析J

47、.礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)， 1999，18(2)：44-495 王保強(qiáng)，竇文，白紅.高精度測(cè)頻方案設(shè)計(jì)J.信息工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，17(2)：77-81.6 徐煜明，雁.單片機(jī)原理與接口技術(shù)M.：電子工業(yè)，2005.57 VASILIS HAMILAKIS，N.C VOULGARIS.An Accurate Method for the Measurementand Its Deviation Using a Micro-computer.IEEE Trans InstrMeas IM-36，1987.No.1.8 雪根.數(shù)字頻率計(jì)的誤差分析J.自動(dòng)化與儀表，1996，11(3)：23

48、-24.9 徐成，彥，仁發(fā)等一種全同步數(shù)字頻率測(cè)量方法的研究M電子技術(shù)應(yīng)用，2004，07.10Dawei Fan，Centeno，VPhasor-Based Synchronized Frequency Measurement in Power SystemsPower Delivery,IEEE Transactions Oil，2007.11 廣明，雷一種多周期測(cè)量頻率的方法與應(yīng)用J現(xiàn)代電子技術(shù)，2008，12：155-157.12 爽TMS320F2812在電力系統(tǒng)測(cè)頻裝置中的應(yīng)用J工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2008，2l(8)：71-73.13 邵帆，宏準(zhǔn)全同步頻率測(cè)量方法的研究與實(shí)現(xiàn)J電子測(cè)

49、量與儀器學(xué)報(bào)，2008，03：105-108.14 赫建國(guó)，立新，黨劍華.基于單片機(jī)的頻率計(jì)設(shè)計(jì)J.郵電學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，8(3)： 31-34. . . . 27 / 38致致 本課題的設(shè)計(jì)和制作是在我的論文導(dǎo)師精心指導(dǎo)下完成的。老師對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)給予了極大的關(guān)注，在硬件原理電路的分析、PCB 板的制作以與軟件編程實(shí)現(xiàn)中都給予了我莫大的支持、鼓勵(lì)和幫助，特別是當(dāng)我在制板和編程上遇到困難時(shí)，老師耐心地給我分析原因，解決問(wèn)題。老師兢兢業(yè)業(yè)的工作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、踏實(shí)真誠(chéng)的處事態(tài)度，使我深受感動(dòng)，是我在現(xiàn)在和今后的學(xué)習(xí)、工作中學(xué)習(xí)的楷模。衷心地感老師！是你們的辛勤勞動(dòng)，才能使我能夠順利地完成論文的撰寫(xiě)和答辯！ 同時(shí)，也向我的父母致以真心的意！他們?cè)谖业拇髮W(xué)階段以與整個(gè)人生中給予了我無(wú)私的關(guān)懷，使我能夠安心的在學(xué)校里完成學(xué)業(yè)。 最后