建议频率计的设计 原理图+程序
频率计设计
频率计的设计内容介绍：数字频率计是用来测量信号频率的装置。
它可以测量正弦波、方波、三角波和尖脉冲信号的频率。
在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试的过程中，经常要用到频率计。
由于其用十进制数显示，测量速度快、精度高、显示直观，因此频率计得到广泛的应用。
一、设计内容及技术指标设计内容：设计用四只数码管显示结果的数字频率计。
技术指标：1、测量信号：正弦波、方波、三角波2、被测量信号频率范围：1HZ—9999HZ3、显示方式：4位十进制数显示4、时基电路由555定时器组成多谐振荡器产生的时基信号，其脉冲宽度分别为：正脉冲 1S，负脉冲0.25S二、电路原理及框图数字频率计测频率的基本原理：所谓频率，就是周期性信号在单位时间(1s)内变化的次数。
若在一定时间间隔T 内测得这个周期性信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为：f=N/T (1)图1（a）是数字频率计的组成框图。
被测信号vx经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号I，其频率与被测信号的频率fx相同。
时基电路提供标准时间基准信号II，其高电平持续时间t1=1s，当l秒信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始计数，直到l秒信号结束时闸门关闭，停止计数。
若在闸门时间1s内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=NHz。
逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲IV，使显示器上的数字稳定；二是产生清“0”脉冲V，使计数器每次测量从零开始计数。
各信号之间的时序关系如图1（b）所示。
I所谓频率，就是周期性信号的在单位时间（1s ）内变化的次数，若在一定时间间隔T 内测得这个周期性信号的重复变化次数为N ，则其频率可表示为：T N f = （2.2.1）上图是数字频率计的结构框图。
被测信号X V 经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号I ，其频率与被测信号的频率x f 相同。
时基电路提供标准时间基准信号II ，其高电平持续的时间s t 11=,当s 1信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始计数，直到s 1信号结束时闸门关闭，停止计数。
数字逻辑--数字频率计的设计
滁州学院之宇文皓月创作课程设计陈述课程名称：数字逻辑课程设计设计题目：数字频率计的设计系别：网络与通信工程系专业：网络工程组别：第四组起止日期:2012年5月28日~ 2012年6月 22日指导教师:计算机与信息工程学院二○一二年制课程设计任务书目录1 引言12 设计要求12.1题目12.2系统结构要求12.3制作要求12.4扩展指标12.5运行环境12.6设计条件12.7元件介绍2①计数显示器2② 74160N3③ 7473N4④ XFG143 整体设计方案54 详细分析64．1单元电路设计6 4．2控制电路64．3关于JK触发器7 4．4测试85 调试与操纵说明85.1第一次仿真95.2第二次仿真95.3第三次仿真10 5.4第四次仿真106 课程设计总结117 致谢118 参考文献121 引言数字频率计是近代电子技术领域的重要丈量工具之一，同时也是其他许多领域广泛应用的丈量仪器。
数字频率计是在基准时间内把丈量的脉冲数记录下来，换算成频率并以数字的形式显示出来。
数字频率计应用于丈量信号（方波、正玄波或其他周期信号）的频率，并用十进制数显示。
它具有精度高、丈量速度快、读数直观、使用方便等优点。
2 设计要求2.1题目频率计主要用于丈量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。
其扩展功能可以丈量信号的周期和脉冲宽度。
①频率丈量范围：1HZ~10HZ。
②数字显示位数：四位静态十进制数显示被测信号的频率。
2.2系统结构要求数字频率计的整体结构要求如图所示。
图中被测信号为外部信号，送入丈量电路进行处理、丈量，档位转换用于选择测试的项目—频率、周期或脉宽，若丈量频率则进一步选择档位2.3制作要求①被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。
②丈量频率范围：1Hz~10kHz。
③丈量周期范围：0.1ms~1s。
④丈量脉宽范围：0.1ms~1s。
⑤丈量精度：显示4有效数字（要求分析1Hz、1kHz和10kHZ丈量误差）。
数字频率计设计(PCB图+电路图+源程序)-课程设计
数字频率计设计(PCB图+电路图+源程序)-课程设计数字频率计设计开题报告选题意义及国内外发展状况本课题主要研究如何用单片机来设计数字频率计。
因为在电子技术中，频率的测量十分重要，这就要求频率计要不断的提高其测量的精度和速度。
在科技以日新月异的速度向前发展，经济全球一体化的社会中，简洁、高效、经济成为人们办事的一大宗旨。
在电子技术中这一点表现的尤为突出，人们在设计电路时, 都趋向于用尽可能少的硬件来实现, 并且尽力把以前由硬件实现的功能部分, 通过软件来解决。
因为软件实现比硬件实现具有易修改的优点, 如简单地修改几行源代码就比在印制电路板上改变几条连线要容易得多, 故基于微处理器的电路往往比传统的电路设计具有更大的灵活性。
单片机就属于这一类设计电路，单片机因其功能独特和廉价已在全球有数???千种成功的范例, 在国内也开发出了充电器、空调控制器、电子定时器、汽车防盗器、卫星接收机以及各种智能仪表等实用产品。
频率计也是单片机的一种很重要的应用, 价格低廉且具有实际意义。
虽然使用逻辑分析仪也可以很好的测量信号的频率等参数，但其价格太昂贵。
实现测量的数字化、自动化、智能化已成为各类仪表设计的方向，而由单片机控制的、全自动的、数字显示的频率计就符合这一设计理念。
说到用单片机设计的频率计，这里说一下单片频率计ICM7216D。
单片频率计ICM7216D是美国Intersil公司首先研制的专用测频大规模集成芯片。
它是标准的28引脚的双列直插式集成电路，采用单一的+5V稳压电源工作。
它内含高频振荡器、10进制计数器、7段译码器、位多路复用器、能够直接驱动LED显示器的8段段码驱动器、8位位码驱动器。
其基本的测频范围为DC至10MHz，若加预置的分频电路，则上限频率可达40MHz或100MHz，单片频率计ICM7216D只要加上晶振、量程选择、LED显示器等少数器件即可构成一个DC至40MHz的微型频率计，可用于频率测量、机械转速测量等方面的应用。
简单数字频率计的设计与制作
简单数字频率计的设计与制作1结构设计与方案选择1.1设计要求（1）要求用直接测量法测量输入信号的频率（2）输入信号的频率为1～9999HZ1.2设计原理及方案数字频率计是直接用十进制的数字来显示被测信号频率的一种测量装置。
它不仅可以测量正弦波、方波、三角波和尖脉冲信号的频率，而且还可以测量它们的周期。
所谓频率就是在单位时间（1s）内周期信号的变化次数。
若在一定时间间隔T内测得周期信号的重复变化次数为N，则其频率为f=N/T（1-1）据此，设计方案框图如图1所示：图1 数字频率计组成框图图中脉冲形成的电路的作用是将被测信号变成脉冲信号，其重复频率等于被。
时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号，若其周期为测信号的频率fＸ1s，则们控电路的输出信号持续时间亦准确的等于1s。
闸门电路由标准秒信号进行控制当秒信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门送到计数器译码显示电路。
秒信号结束时闸门关闭，技计数器得的脉冲数N是在1秒时间内的累计= N Hz。
数，所以被测频率fＸ被测信号f经整形电路变成计数器所要求的脉冲信号○1，其频率与被测信Ｘ号的频率相同。
时基电路提供标准时间基准信号○2，其高电平持续时间t1=1 秒，当l秒信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始计数，直到l秒信号结束时闸门关闭，停止计数。
若在闸门时间1s内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率f=NHz,如图2（a）所示，即为数字频率计的组成框图。
图2（a）数字频率计的组成框图图2（b）数字频率计的工作时序波形逻辑控制单元的作用有两个：其一，产生清零脉冲④，使计数器每次从零开始计数；其二，产生所存信号⑤，是显示器上的数字稳定不变。
这些信号之间的时序关系如图2（b）所示数字频率计由脉冲形成电路、时基电路、闸门电路、计数锁存和清零电路、译码显示电路组成。
1.3数字频率计的主要技术指标1.3.1 频率准确度:一般用相对误差来表示，本文设计的频率准确度并没有要求。
简易频率计的设计已修改
简易频率计的设计中文摘要频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。
频率计主要是由信号输入和放大电路、单片机模块、及显示电路以及通过串口和PC机通信模块组成。
STC89S52单片机是频率计的控制核心，来完成它待测信号的计数，译码，显示以及通过串口和PC机通信。
利用它内部的定时/计数器完成待测信号频率的测量。
在整个设计过程中，所制作的频率计采用外部计数，实现1～60KHz，峰峰值在1～10V 的频率测量。
以STC89S52单片机为核心，通过单片机内部定时/计数器的门控时间，方便对频率计的测量。
其待测频率值使用五位共阴极数码管显示。
本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计，具有测量准确度高，响应速度快，体积小等优点。
关键词：频率计；单片机；计数器；RS232前言频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。
由于频率信号抗干扰性强，易于传输，因此可以获得较高的测量精度。
随着数字电子技术的发展，频率测量成为一项越来越普遍的工作，测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。
1.1频率计概述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。
它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。
它的基本功能是测量正弦信号、方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。
在进行模拟、数字电路的设计、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，经常要用到频率计。
传统的频率计采用测频法测量频率，通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成，产品不但体积大，运行速度慢而且测量低频信号不准确。
本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计，测量准确度高，响应速度快，体积小等优点[1]。
1.2频率计发展与应用在我国，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。
单片机作为最为典型的嵌入式系统，它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。
单片机已成为电子系统的中最普遍的应用。
基于AT89C51单片机频率计的设计（含程序）
AT89C51单片机频率计的设计摘要基于在电子领域内,频率是一种最基本的参数,并与其他许多电参量的测量方案和测量结果都有着十分密切的关系。
由于频率信号抗干扰能力强、易于传输，可以获得较高的测量精度。
因此,频率的测量就显得尤为重要，测频方法的研究越来越受到重视。
频率计作为测量仪器的一种，常称为电子计数器，它的基本功能是测量信号的频率和周期频率计的应用范围很广,它不仅应用于一般的简单仪器测量,而且还广泛应用于教学、科研、高精度仪器测量、工业控制等其它领域。
随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，特别是单片机的出现和发展，使传统的电子侧量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化，形成一种完全突破传统概念的新一代侧量仪器。
频率计广泛采用了高速集成电路和大规模集成电路，使仪器在小型化、耗电、可靠性等方面都发生了重大的变化。
目前,市场上有各种多功能、高精度、高频率的数字频率计,但价格不菲。
为适应实际工作的需要,本次设计给出了一种较小规模和单片机(AT89C51)相结合的频率计的设计方案,不但切实可行,而且体积小、设计简单、成本低、精度高、可测频带宽，大大降低了设计成本和实现复杂度。
频率计的硬件电路是用Ptotues绘图软件绘制而成，软件部分的单片机控制程序，是以KeilC做为开发工具用汇编语言编写而成，而频率计的实现则是选用Ptotues仿真软件来进行模拟和测试。
关键词：单片机；AT89C51；频率计；汇编语言选题的目的意义数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。
其基本原理就是用闸门计数的方式测量脉冲个数。
频率是单位时间（ 1s ）内信号发生周期变化的次数。
如果我们能在给定的 1s 时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。
数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来。
频率计原理图及调试过程
调试过程：（1）：时基电路的设计。
（2）：整形电路的设计。
（3）：分频电路的设计。
（4）：单稳态触发电路的设计。
（5）：锁存译码显示电路的设计。
整个试调过程由以上五个部分组成。
一．首先是时基电路部分，此电路的目的是产生1KHZ的方波信号，信号分频后用来产生单位脉冲信号，以此打开闸门，让外部整形后的脉冲通过，电路如下：在此需要注意的是R1和C1的数值，特别是R1的阻值，一定要在1k左右，不然在后面的单稳态触发器那就会出问题，因为R1会影响冲电时间，进而影响到正脉冲占空比，到后面的单稳态触发器，由于电容充电时间太短而达不到阈值，而无法发生电平翻转，开锁存和74LS90的清零信号无法产生。
调整100K电位器是3脚产生1kHZ的脉冲，具体要根据后面整体测试时与函数发生器对照来调整误差。
还有一点值得注意的是，此单元电路的GND必须与分频及其它电路的GND共在一起。
二．整形电路的试调。
整形电路分为两部分：放大器部分和施密特触发器部分：此部分的电路比较简单，左边为射极偏置放大电路，此电路可以有效的稳定Q点，射极旁路偏置电容C2的作用至关重要，555构成了施密特触发器，从而有效的将三角波，正弦波等转换成方波信号，如果仔细连接线路此部分应该没什么问题！三．分频部分电路设计。
电路图如下：分频电路的原理比较简单，74LS90为二五十计数器，在此我们将其用作十进制计数器，脉冲经过第一级计数器后被十分频，然后依次十分频，1KHZ输入，输出1HZ。
四．单稳态触发及JK触发电路。
电路如下：此电路的目的是产生锁存控制信号和74LS90清零信号，为了确保锁存信号在清零信号之前产生，我们使用了74LS221 ，第二路信号是由第一路信号的输出触发，正是利用单稳态触发器的延迟特性，从而达到了我们的目的！值得注意的是输入正脉冲的占空比，也就是Cext 的充电时间必须严格控制，不然很可能无法达到单稳态触发器的阈值。
五：最后为锁存译码及显示部分。
简易数字频率计设计报告
根据系统设计要求， 需要实现一个 4 位十进制数字频率计， 其原理框 图如图 1 所示。
主要由脉冲发生器电路、 测频控制信号发生器电路、 待测 信号计数模块电路、 锁存器、 七段译码驱动电路及扫描显示电路等模块组 成。
由于是4位十进制数字频率计， 所以计数器CNT10需用4个，7段显示译 码器也需用4个。
频率测量的基本原理是计算每秒钟内待测信号的脉冲个 数。
为此，测频控制信号发生器 F_IN_CNT 应设置一个控制信号时钟CLK ， 一个计数使能信号输出端EN 、一个与EN 输出信号反 向的锁存输出信号 LOCK 和清零输出信号CLR 。
若CLK 的输入频率为1HZ ，则输出信号端EN 输出 一个脉宽恰好为1秒的周期信号， 可以 作为闸门信号用。
由它对频率计的 每一个计数器的使能端进行同步控制。
当EN 高电平时允许计数， 低电平时 住手计数，并保持所计的数。
在住手计数期间，锁存信号LOCK 的上跳沿 将计数器在前1秒钟的计数值锁存进4位锁存器LOCK ，由7段译码器译出 并稳定显示。
设置锁存器的好处是： 显示的数据稳定， 不会由于周期性的标准时钟 CLKEN待测信号计数电路脉冲发 生器待测信号F_INLOCK锁存与译 码显示驱 动电路测频控制信 号发生电路CLR扫描控制数码显示清零信号而不断闪烁。
锁存信号之后，清零信号CLR对计数器进行清零，为下1秒钟的计数操作作准备。
时基产生与测频时序控制电路主要产生计数允许信号EN、清零信号CLR 和锁存信号LOCK。
其VHDL 程序清单如下：--CLK_SX_CTRLLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CLK_SX_CTRL ISPORT(CLK: IN STD_LOGIC;LOCK: OUT STD_LOGIC;EN: OUT STD_LOGIC;CLR: OUT STD_LOGIC);END;ARCHITECTURE ART OF CLK_SX_CTRL ISSIGNAL Q: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF(CLK'EVENT AND CLK='1')THENIF Q="1111"THENQ<="0000";ELSEQ<=Q+'1';END IF;END IF;EN<=NOT Q(3);LOCK<=Q(3)AND NOT(Q(2))AND Q(1);CLR<=Q(3)AND Q(2)AND NOT(Q(1));END PROCESS;END ART;测频时序控制电路：为实现系统功能,控制电路模块需输出三个信号：一是控制计数器允许对被测信号计数的信号EN；二是将前一秒计数器的计数值存入锁存的锁存信号LOCK；三是为下一个周期计数做准备的计数器清零信号CLR。
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in various parts of to achieve the entire circuit signal frequency
acquisition, measurement and conversion data, and display the final results
feature, combined with the external electronic circuit can be frequency
system simulation software part of the microprocessor control program
written using C language in this. The biggest advantage of this system is
its structure is simple, the production is not too troublesome, the drawback
microcontroller output to the appropriate electronic display elements
displayed in decimal.
This paper focuses on AT89C52 microcontroller for control of the system
4.2.1 频率周期测量流程图............................................................................................................ 19 4.2.2 总流程图 ............................................................................................................................... 20
Keywords: SCM AT89C52 circuit schematic
frequency measurement
cycle measurement
II
目录
目录
摘 要 ...............................................................I
第二章 数字频率计的设计 ..............................................4
2.1 设计的任务和要求............................................................................................ 4 2.2 总体框架和测量方案 ...................................................................................................................... 4
a simple frequency meter. The test signal is unknown, it may be a sine wave,
there is a triangle wave, there may be a square wave. Converted to a test
signal through the Schmitt trigger pulse signal can count, count by the
2.2.1 测量方法论证......................................................................................................................... 6 2.2.2 计时方案选择......................................................................................................................... 9
3.5.1 LED 方案 ............................................................................................................................... 17 3.5.2 LCD1602 方案........................................................................................................................ 17
related to the frequency measurement, and frequency of accurate measurement
of obvious importance.
In this design on a frequency measurement principle and method of making
中国•达州 2012 年 月
摘要
频率是电子技术领域中最基本的参数之一，在许多测量方案以及测量结果中 都会涉及到频率测量的相关问题，频率精确测量的重要性显而易见。
在本设计中就介绍了频率测量的原理以及一种简易频率计的制作方法。由于 待测信号未知，它有可能是正弦波，有可能是三角波，也有可能是方波。通过施 密特触发器把待测信号转换为可以计数的脉冲信号，再由单片机计数输出到合适 的电子显示元件以十进制显示出来。
ABSTRACT ............................................................II
第一章 绪论...........................................................1
1.1 频率计应用概述 ............................................................................................................................ 1 1.2 数字频率计系统介绍 .................................................................................................................... 2
and period of measurement, and use decimal numbers to display of the
measured signal frequency and period. The digital hardware part of the
frequency meter using the PROTEUS the ISIS draw, the PROTEUS, and KEIL do
第三章 硬件电路的设计及仿真 .........................................10
3.1 整体电路介绍................................................................................................................................ 10 3.2 信号整形电路................................................................................................................................ 10 3.3 单片机最小系统设计.................................................................................................................... 12 3.4 施密特触发器整形仿真与功能仿真............................................................................................. 13 3.5 显示方案........................................................................................................................................ 17
is vulnerable to its own circuit elements, as well as the surrounding
environment, resulting in the deviation of measurement results and the
actual value.
关键词：单片机 AT89C52 电路原理 频率测量 周期测量
I
ABSTRACT
Frequency is one of the basic parameters in the field of electronic
technology, many measurement programs, as well as measurement results are
本文重点介绍了以 AT89C52 单片机为对系统各个部件的控制来实现整个电路 的信号频率采集、测量、转换数据、以及显示最终结果的功能，结合外围电子电 路得以频率和周期的测量，并用十进制数字来显示被测信号的频率和周期。本数 字频率计的硬件部分是采用 PROTEUS ISIS 绘制的，PROTEUS 和 KEIL 联合做系 统仿真，软件部分的单片机控制程序的编写使用的是 C 语言本。本系统的最大优 点就是它结构简单易懂，制作起来也并不算麻烦，其缺点就是容易受自身电路元 件以及周围环境的影响，从而导致测量结果与实际值的偏差。