简易数字频率计
简易数字式频率计实验报告
电子线路课程设计报告姓名：学号：专业：电气工程及其自动化日期：2012.10.302012-10-301 引言《电子线路课程设计》是一门理论和实践相结合的课程。
它融入了现代电子设计的新思想和新方法，架起一座利用单元模块实现电子系统的桥梁，帮助学生进一步提高电子设计能力。
对于推动信息电子类学科面向21世纪课程体系和课程内容改革，引导、培养大学生创新意识、协作精神和理论联系实际的学风，加强学生工程实践能力的训练和培养，促进广大学生踊跃参加课外科技活动和提高毕业生的就业率都会起到了良好作用。
在电子技术中，频率是最基本的参数之一，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。
若配以适当的传感器还可以对许多物理量进行测量，它被广泛应用与航天、电子、测控等领域。
测量频率的方法有多种，其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。
电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。
直接测频法适用于高频信号的频率测量，间接测频法适用于低频信号的频率测量。
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，由于其适用十进制内变化的物理量。
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。
2简易数字式频率计原理2.1 电子计数器测频原理周期性信号在单位时间内重复出现的次数，称为电流/电压的频率。
频率计又称为频率计数器，是一种专门对信号频率进行测量的电子测量仪器，不论频率计技术指标如何定义，其基本工作原理都类似，频率测量原理如图1。
简易数字频率计鉴定优秀
前言数字频率计是一种用数字显示地频率测量仪表,它不仅可以测量正弦信号、方波信号和尖脉信号地频率,而且还能对其他多种物理量地变化频率进行测量,诸如机械振动次数,物体转动速度,明暗变化地闪光次数,单位时间里经过传送带地产品数量等等,这些物理量地变化情况可以由有关传感器先转变成周期变化地电信号,然后用数字频率计测量单位时间内变化次数,再用数码显示出来.因此它是一种测量范围较广地通用型数字仪器.设计要求：1.被测信号地频率范围100HZ～100KH；2.输入信号为正弦信号或方波信号；3.四位数码管显示所测频率,并用发光二极管表示单位；4.具有超量程报警功能；第一章系统概述1.1基本原理数字频率计地主要功能是测量周期信号地频率.频率是单位时间（ 1S ）内信号发生周期变化地次数.如果我们能在给定地 1S 时间内对信号波形计数,并将计数结果显示出来,就能读取被测信号地频率.数字频率计首先必须获得相对稳定与准确地时间,同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别地脉冲信号,然后通过计数器计算这一段时间间隔内地脉冲个数,将其换算后显示出来.这就是数字频率计地基本原理.1.2系统框图系统框图：图1数字频率计框图1.3系统各部分地功能设计1.3.1波形整形电路0°图21.3.2 分频器U2A4518BD_5V1A 31B 41C 51D6EN12MR17CP11图3（a ）图3（b ）分频器地作用是为了获得 1S 地标准时间.电路中首先用两片如图3（a ）所示地分频器对经过整形后得到地 100Hz 信号进行 100 分频得到如图4（ a ）所示周期为 1S 地脉冲信号.然后再用D 触发器如图3（b ）进行二分频得到如图4（ b ）所示占空比为 50 ％脉冲宽度为 1S 地方波信号,由此获得测量频率地基准时间.利用此信号去打开与关闭控制门,可以获得在 1S 时间内通过控制门地被测脉冲地数目.图4示波器输出波形1.3.3 信号放大、波形整形电路为了能测量不同电平值与波形地周期信号地频率,必须对被测信号进行放大与整形处理,使之成为能被计数器有效识别地脉冲信号.信号放大与波形整形电路地作用即在于此.信号放大可以采用一般地运算放大电路（如图5所示）,波形整形采用555构成地施密特触发器（如图6所示）U13288RT12543图5 运算放大器 图6 由555构成地斯密特触发器图7 信号放大与波形整形电路原理图1.3.4 控制门控制门用于控制输入脉冲是否送计数器计数.它地一个输入端接标准秒信号,一个输入端接被测脉冲.控制门可以用与门或或门来实现.当采用与门时,秒信号为正时进行计数,当采用或门时,秒信号为负时进行计数. 我们地设计采用地是或门,秒信号为低电平时进行计数.如图8所示U8A 74LS32D图8 或门作为控制门1.3.5 计数器计数器地作用是对输入脉冲计数.根据设计要求,最高测量频率为 100kHz ,应采用6位十进制计数器.可以选用由74161（74161是同步16位二进制加计数器,它有异步清零,同步预置数等功能.）改装而成地10进制计数器.U674161NQA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2图9 计数器74161 图10 由74161连成地十进制计数器1.3.6 超量程报警器如图11所示,报警器由一个与门控制一个D 触发器和一个信号指示灯x1实现.由于设计要求最大频率为100.0KHZ,当计数器计数输出地结果小于100.0KHZ 时,与门7409N 输出一直为低电平,报警信号灯一直处于熄灭状态；当输出结果大于100.0KHZ 时,在计数地过程中与门7409N 输出将变为高低电平交替出现,信号灯一闪一亮.图11 超量程报警器1.3.7 寄存器在确定地时间（ 1S ）内计数器地计数结果（被测信号频率）必须经寄存后才能获得稳定地显示值.寄存器地作用是通过触发脉冲控制,将测得地数据寄存起来,送显示译码器.寄存器为使数据稳定,最好采用边沿触发方式地器件.U1474175N1D 4CLK91Q 2~CLR 12D 53D 124D 13~1Q 3~2Q 63Q 10~3Q 112Q 74Q 15~4Q14图12如图12所示,在设计中我们采用了74LS175,74LS175是用四个D 触发器组成地四位寄存器,用以存储4位二进制数.在CP 上升沿到达时1D ～4D 端状态被同时到各个触发器中,形成1Qn+1～4Qn+1状态.RD 为异步清零控制端.当RD=0时,不需要和CP 同步,就可完成寄存器1Q ～4Q 清零工作. 1.3.8 显示译码器与数码管显示译码器地作用是把用 BCD 码表示地10进制数转换成能驱动数码管正常显示地段信号,以获得数字显示.选用显示译码器时其输出方式必须与数码管匹配.本设计中采用地是7447七段数码显示译码器以及相应地七段数码管.显示译码器7447 如图13（a ）所示,七段译码管如图13（b ）所示,电路连接图如图14所示.(a)(b)U257447NA 7B 1C 2D6OA 13OD10OE 9OF 15OC 11OB 12OG14~LT 3~RBI 5~BI/RBO4图137447N图14第二章 单元电路地设计与分析在本次设计中,我地主要任务就是实现占空比为50%地方波信号,我实现它所用地电路原理图如图：0°图2-1本模块中所用芯片有：555构成地斯密特触发器、4518BD,D —FF. 其功能分别是：图2-1-2555构成地斯密特触发器:连接图如图2-1-2.为了消除高频干扰,提高比较其参考电压地稳定性,通常将C ON 管脚通过0.01uf 地电容接地.施密特触发器地构成施密特触发器也有两个稳定状态,但与一般触发器不同地是,施密特触发器采用电位触发方式,其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不R7同化方向地输入信号,施密特触发器有不同地阀值电压.门电路有一个阈值电压,当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路地状态将发生变化.施密特触发器是一种特殊地门电路,与普通地门电路不同,施密特触发器有两个阈值电压,分别称为正向阈值电压和负向阈值电压.在输入信号从低电平上升到高电平地过程中使电路状态发生变化地输入电压称为正向阈值电压,在输入信号从高电平下降到低电平密特触发器有两个阈值电压,分别称为正向阈值电压和负向阈值电压.在输入信号从低电平上升到高电平地过程中使电路状态发生变化地输入电压称为正向阈值电压,在输入信号从高电平下降到低电平地过程中使电路状态发生变化地输入电压称为负向阈值电压.正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压.它是一种阈值开关电路,具有突变输入——输出特性地门电路.这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起地输出电压地改变.斯密特波形图利用施密特触发器状态转换过程中地正反馈作用,可以把边沿变化缓慢地周期性信号变换为边沿很陡地矩形脉冲信号.输入地信号只要幅度大于vt+,即可在施密特触发器地输出端得到同等频率地矩形脉冲信号.555定时器555定时器是一种集成电路[如图2-1-3所示],因集成电路内部含有三个5千欧电阻而得名利用555定时器可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器.本次设计我采用555定时器构成施密特触发器,因为它只需将2号脚和六号脚连在一起作信号地输入端,即可方便地构成施密特触发器.图2-1-3 CB555地电路结构只要将555定时器地2号脚和6号脚接在一起,就可以构成施密特触发器.可以简记为“二六一搭”.如图2-1-4图2-1-4 施密特触发器连接图4518BD功能：十进制同步加/减计数器4518.如图2-1-5图2-1-54518BD 为双BCD 加计数器,该器件由两个相同地同步4 级计数器组成.计数器级为D 型触发器.具有内部可交换CP 和EN 线,用于在时钟上升沿或下降加计数.在单个单元运算中,EN 输入保持高电平,且在CP 上升沿进位.CR 线为高电平时,计数器清零.计数器在脉动模式可级联,通过将Q3 连接至下一计数器地EN 输入端可实现级联.同时后者地CP 输入保持低电平.将两个4518BD 串联起来,可以实现对经过555触发器地输入信号地100分频.连接图如图2-1-2所示,CP1接输入信号,CP2接D 触发器地CLK 输入端.D —FF 功能：电路图如图2-1-6所示.图 2-1-6为D 触发器.其功能是实现二分频.从而输出占空比为50%地标准秒信号,然后完成计数功能CLK端接上步中地分频器地输出端,Q接控制门U8A(74LS332D)其中一个输入端.各部分地实现结果如下图所示电源波形经555构成地斯密特触发器变形后地波形.555构成地斯密特触发器输出地信号经过二分频得到地标准秒信号.第三章 电路地检测方法与步骤(1) 电源测试用示波器检测产生基准时间地全波整流电路输出波形. 检验电路图如3-1-1所示,如果示波器地输出波形如图3-1-2所示.由波形图可以证明将电源信号变为标准秒信号可以正确实现.0°图3-1-1图3-1-2(2) 输入检测信号从被测信号输入端输入幅值在 1V 左右频率为 1.2KHz 左右地正弦信号检验电路如图3-2-1所示.由示波器地输出波形所示可证明已经将被测信号变为方波信号.图3-2-1图3-2-2(3) 控制门检测检测控制门 U8A(74LS32D) 输出信号波形,正常时,每间隔 1S 时间,可以在荧屏上观测到被测信号地矩形波.如观测不到波形,则应检测控制门地两个输入端地信号是否正常 , 并通过进一步地检测找到故障电路,消除故障.如电路正常,或消除故障后频率计仍不能正常工作,则检测计数器电路.(4) 计数器电路地检测依次检测6 个计数器 74161 时钟端地输入波形,正常时,相邻计数器时钟端地波形频率依次相差 10 倍.如频率关系不一致或波形不正常,则应对计数器和反馈门地各引脚电平与波形进行检测.正常情况各电平值或波形应与电路中给出地状态一致.通过检测与分析找出原因,消除故障.如电路正常,或消除故障后频率计仍不能正常工作,则检测寄存器电路.(5)寄存电路地检测依次检测 74175寄存器各引脚地电平与波形.正常情况各电平值应与电路中给出地状态一致.(6) 显示译码电路与数码管显示电路地检测检测显示译码器7447各控制端与电源端引脚地电平,同时检测数码管各段对应引脚地电平及公共端地电平.通过检测与分析连接好电路.第四章总结在数字频率计地设计当中,基本完成了设计任务书中地基本要求.本课题用Mulitism软件设计,数字频率计是数字电路中地一个典型应用,实际地硬件设计用到地器件较多,联机比较复杂,而且会产生比较大地延时,造成测量误差、可靠性差.而且还存在着许多不足之处.为了能测量不同电平值与波形地周期信号地频率,必须对被测信号进行放大与整形处理,数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率地一种测量装置.它可以测量正弦波、方波信号地频率.通过本设计使我们对数字频率计有更深一步地了解.附录一．电路图：二．元件表：参考文献：[1]林涛.数字电子技术基础清华大学出版社 2006年第1版[2]刘南平.数字频率计设计方案现代电子设计与制作技术[M]. 2004年第2版[3]毕满清.电子技术实验与课程设计［M］.北京：机械工业出版社,2005[4]张洪润.电子线路与电子技术[M]．清华大学出版社．2005年[5]郝波.数字电路[M]．电子工业出版社．2003年[6] 徐成,刘彦, 李仁发, 等. 一种全同步数字频率测量方法地研究[J]. 电子技术应用[7] 魏西峰.全同步数字频率测量方法地研究[J]. 现代电子技术, 2005,[8] 谢自.电子线路设计•实验•测试[M]．华中科技大学出版社．2000年[9] 任中民.数字电子技术[M]．清华大学出版社．2005年。
简易数字频率计
目录摘要 (2)第1章绪论 (2)1.1 单片机的简介 (3)1.2 单片机的应用领域 (3)1.3 单片机的发展趋势 (3)第2章系统硬件电路框图设计 (4)2.1 简易数字频率计的功能描述 (4)2.2 硬件电路设计框架 (4)2.3 主要芯片介绍 (5)2.3.1 74HC161的介绍 (5)2.3.2 74HC153的介绍 (5)2.4 系统硬件单元电路设计及论证 (6)2.4.1 晶振电路 (6)2.4.2 复位电路 (6)2.4.2 放大整形电路 (7)第3章系统软件设计 (8)3.1 软件整体设计框图 (8)3.2 子程序设计框图 (9)3.2.1 显示程序 (9)3.2.2 频率测量程序 (9)第4章系统调试 (10)4.1 软件调试 (10)4.2 硬件调试 (10)第5章毕业设计总结 (11)参考文献 (12)附录A 电路原理图 (13)附录B 整体总程序 (14)摘要单片机是单片微型计算机的简称，也就是把微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，A/D 转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。
这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。
本次课程设计的题目是：“简易数字频率计设计”以单片机89C51 为核心设计了一种频率计。
在设计中应用单片机的数学运算和控制功能,实现了测量量程的自动切换,既满足测量精度的要求,又满足系统反应时间的要求。
关键字：单片机 频率测量 数据处理第1章 绪论1.1 单片机的简介单片机是单片微型计算机的简称，也就是把微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，A/D 转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。
简易数字频率计设计方案汇总(三款简易数字频率计设计原理图详解)
简易数字频率计设计方案汇总（三款简易数字频率计
设计原理图详解）
简易数字频率计设计方案（一）
本次设计的数字频率计以AT89C52为核心，在软件编程中采用的是C51语言，测量采用了多周期同步测量法，它避免了直接测量法对精度的不足，同时消除了直接与间接相结合方法，需对被测信号的频率与中介频率的关系进行判断带来的不便，能实现较高的等精度频率和周期的测量。
硬件电路设计方案
多周期同步测量法的基本思路是使被测信号与闸门之间实现同步化，从而从根本上消除了在闸门时间内对被测信号进行计数时的±1量化误差，使测量精度大大提高。
倒数计数器就是基于该方法而设计出来的一种具有创新思想的测频、测周期的仪器。
它采用多周期同步测量法，即测量输入多个（整数个）周期值，再进行倒数运算而求得频率。
其优点是：可在整个测频范围内获得同样高的测试精度和分辨率。
1、系统级方案设计。
简易数字频率计
郑州轻工业学院课程设计任务书题目简易数字频率计专业电信08-1 学号 2008010201 姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1．阅读相关科技文献。
2．学习protel软件的使用。
3．学会整理和总结设计文档报告。
4．学习如何查找器件手册及相关参数。
技术要求1.要求测量频率范围1Hz－100KHz，量程分为4档，即×1、×10、×100、×1000。
2.要求被测量信号可以是正弦波、三角波和方波。
3.要求测试结果用数码管表示出来，显示方式为4位十进制。
主要参考资料1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003完成期限： 2010年7月2日指导教师签章：专业负责人签章：2010 年 6 月 25 日摘要数字频率计的设计包括时基电路、整形电路、控制电路和计数显示电路四部分组成。
由时基电路产生一标准时间信号控制阀门，调节时基电路中的电阻可产生需要的标准时间信号。
信号输入整形电路中，经过整形，输出一方波，通过阀门后，计时器对其计数。
当计数完毕，时基电路输出一个上升沿，使锁存器打开，计数器计数结果输入译码器，从而让显示器显示，达到测量频率的目的。
关键词：频率计、时基电路、分频、计数、逻辑显示。
目录第一章系统概述 (4)第一节设计方案的选择 (4)一、计数法 (4)二、计时法 (5)第二节整体方案图及原理 (6)第二章数字频率计的硬件设计 (7)第一节单元电路设计 (7)一、整形电路 (7)二、时基电路 (8)三、计数器 (11)四、锁存器 (12)五、译码显示器 (13)第二节芯片功能介绍 (14)一、74LS48的引脚及功能表 (14)二、555的引脚及功能表 (15)三、74LS90 引脚图及功能表 (16)四、74LS00引脚图及功能表 (17)五、74LS273引脚图及功能表 (18)第三章结论 (19)个人总结 (20)参考文献 (21)附录一、简易频率计电路图 (22)附录二、元器件参数列表 (23)第一章系统概述第一节设计方案的选择信号的频率就是信号在单位时间内所产生的脉冲个数，其表达式为f=N/T，其中f为被测信号的频率，N为技术其所累计的脉冲个数，T为产生N个脉冲所需的时间。
简易数字频率计
简易数字频率计引言数字频率计是一种用来测量信号频率的仪器。
在电子工程、通信工程和音频工程等领域中都有广泛的应用。
本文将介绍一个简易的数字频率计，它基于微控制器和计数器电路，能够精准地测量输入信号的频率。
设计原理该简易数字频率计的设计原理主要包括三个部分：输入电路、计数器电路和显示电路。
输入电路输入电路用于接收待测量的信号，并将其转换为微控制器可以处理的数字信号。
一般使用一个信号放大器将输入信号放大，并通过一个阻抗匹配电路将信号阻抗与测量电路相匹配。
计数器电路计数器电路是本频率计的核心部分。
它通过计数器器件来测量输入信号的周期时间，并计算出频率值。
常见的计数器器件有74HCxx系列、CD40xx系列等。
在该设计中，我们选择了74HC160 4位可编程同步二进制计数器。
显示电路显示电路用于将测量得到的频率值以可读性良好的方式展示出来。
一般使用数码管进行数字显示。
本设计中使用了共阴极的4位7段数码管，通过串口通信将测量到的频率值发送给数码管进行显示。
硬件设计硬件设计主要包括信号放大电路、计数器电路和显示电路。
信号放大电路设计信号放大电路使用了一个运放进行信号放大，具体的放大倍数可以根据实际需求进行调整。
为了防止输入信号的干扰，还可以添加一个低通滤波器来滤除高频噪声。
计数器电路设计74HC160计数器电路的设计如下： - 连接74HC160的CLK 引脚到信号输入引脚，即可通过输入信号的上升沿触发计数器的计数。
- 使用74HC160的O0～O3输出引脚接到后续的显码驱动电路。
显示电路设计数码管的控制可以使用74HC595移位寄存器进行。
通过接口电路和微控制器进行通信，将测量到的频率值发送给74HC595，然后74HC595控制数码管进行数字显示。
软件设计软件设计主要包括信号处理和数据显示。
信号处理软件部分主要是通过计数器来测量输入信号的周期时间并计算出频率值。
通过编写的程序，将计数器的数值传输给微控制器，并进行运算得到频率值。
简易数字频率计
频率计算：通过测量信号的周期或 频率，计算出数字频率值
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信号处理：通过数字滤波器对采集 到的信号进行滤波，以消除噪声和 干扰
数据输出：将计算出的频率值通过 串口或其他方式输出到计算机或其 他设备
计数器和计时器的编程实现
使用计时器对计数器进行计 时，计算信号的周期
将计数器和计时器的结果通 过软件进行显示和控制
能源监测：简易数字频率计可实现对新能源发电设备的实时监测，提高能源利用效率。 环保监测：简易数字频率计可用于监测环保设备的运行状态，确保污染物排放达标。 智能电网：简易数字频率计可应用于智能电网中，实现电网的智能化管理和优化。 节能减排：简易数字频率计可帮助企业实现节能减排，降低生产成本。
简易数字频率计的技术挑战和发展方向
分析仪等。
科学实验领域： 用于各种与频率 相关的实验，如 电磁波的发射与 接收、无线电通
信等。
工业生产领域： 用于生产过程中 的各种频率测量 和控制，如电机 转速的测量和控 制、生产线上各 种设备的状态监
测等。
简易数字频率计在生物医学工程领域的应用
监测生理信号：简易数字频率计可 以用于监测人体的心电图、脑电图 等生理信号，辅助医生进行疾病诊 断和治疗。
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频谱分析：对信号进行频谱分析， 了解信号的成分和特性
音频处理：用于音频信号的频率测 量和处理，如音频压缩、降噪等
简易数字频率计在通信和电子测量领域的应用
通信领域：用于 信号频率的测量， 如调频信号、调
相信号等。
电子测量领域： 用于测量电子设 备的频率特性， 如示波器、频谱
界面优化：根据实际需求对显示和控制界面进行优化，提高用户体验和操作便捷性
简单数字频率计1
《电工与电子技术基础》课程设计报告题目简易数字频率学院（部汽车学院专业汽车运用工程班级22021002学生姓名苏奋学号22021002186 月5 日至 6 月12 日共1 周指导教师（签字）一、课题名称与技术要求<1>名称：简单数字频率计摘要数字频率计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、三角波信号以及其他各种单位时间内变化的物理量。
本设计中使用的是直接测频法，即用计数器在计算1s内输入信号周期的个数；并使用了模拟软件Multisim进行仿真。
应用石英晶体振荡器构成稳定的多谐振荡器，并用74LS160和74LS161进行分频得到时基信号。
时基信号作为闸门信号来控制计数器74LS160工作，进行计数，通过译码显示电路在数码显示管上显示最终结果。
并且，时基信号还要通过555构成的单稳态触发器产生锁存信号和清零信号，锁存信号使输出稳定，清零信号清空计数器，为下次计数做准备。
当输入频率超过量程时，电路会自动报警。
关键字：直接测频法时基信号放大整形震荡分频计数锁存清零<2>主要技术指标和要求：1.被测信号的频率范围为100HZ～100KHZ2.输入信号为正弦信号或方波信号3.四位数码管显示所测频率，并用发光二极管表示单位4.具有超量程报警功能扩展1.被测信号的频率范围扩展到1HZ～999.9KHZ2.测量频率分为3档1HZ～9999HZ，10HZ～99.99KHZ，100HZ～999.9KHZ3.输入信号可为正弦信号、三角波信号和方波信号4.可测被测信号的周期第一章系统综述1.1总体思路对比与选择：一、总体思路：将输入信号进行放大整形之后，利用闸门信号（时基信号）对被测信号进行脉冲计数，然后通过译码显示电路进行读数。
二、实现方式：●直接计数式测频：将经过整形放大的待测信号，送入闸门信号中，在一个闸门信号周期错误！未找到引用源。
对待测信号进行计数，所得的计数值错误！未找到引用源。
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《课程设计V》简易数字频率计题目：简易数字频率计专业：电子信息工程年级：2010级学号：学生姓名：联系电话：指导老师：完成日期：2014年1月3日采用单片机设计频率计摘要随着电子信息产业的不断发展，信号频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。
传统的频率计通常是用很多的逻辑电路和时序电路来实现的，这种电路一般运行较慢，而且测量频率的范围较小。
考虑到上述问题，本论文设计一基于单片机设计频率计。
首先，我们把待测信号经过放大整形，然后把信号送入单片机的定时计数器里进行计数，获的频率值，最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示。
本文从频率计的原理出发，介绍了基于单片机的频率计的设计方案，选择了实现系统的各种电路元器件，并对硬件电路进行了仿真。
关键字：单片机；频率计；测量ABSTRACTWith the development of electronic information industry, the signal frequency measurement in science and technology research and practical application is increasingly important. The traditional frequency meter is usually achieved by logic circuit and the sequential circuit, this circuit generally run slower, smaller range and frequency measurement. Considering the above problems, this paper design a design based on single chip microcomputer frequency meter. First of all, we have to be measured signal after amplifying and shaping, and then the timing counter signal into the microcontroller to count, the values of frequency, the frequency of the measured values into the display circuit. From the principle of frequency meter, introduces the design scheme based on the frequency meter, the implementation of various circuit components of the system, and the hardware circuit simulation.Key word：Single chip microcomputer; frequency measurement采用单片机设计频率计目录摘要 (I)1.频率计总体方案设计 (1)1.1 方案比较 (1)1.2方案论证 (2)1.3方案选择 (2)2 系统硬件设计 (3)2.1 一般数字式频率计的原理 (3)2.2频率计方案的概述 (3)2.3 单片机 (4)2.3.1 89S51一般概述 (4)2.3.2引脚功能说明 (5)2.2.3 AT89S51原理图如图3.2 (5)2.4 分频电路 (6)2.5显示电路 (6)2.6硬件设计简介和系统整体原理图 (8)2.6.1 硬件设计简介 (8)2.6.2 系统整体原理图 (8)3.1 测频软件实现原理 (9)1.结论 (9)2.致谢 (9)参考文献 (11)采用单片机设计频率计1.频率计总体方案设计1.1 方案比较方案一：本方案主要以单片机为核心，利用单片机的计数定时功能来实现频率的计数并且利用单片机的动态扫描把测出的数据送到数字显示电路显示。
其实原理框图如2.1所示1.1 方案一原理图方案二：本方案主要以数字器件为核心，主要分为时基电路，逻辑控制电路，放大整形电路，闸门电路，计数电路，锁存电路，译码显示电路七大部分。
其原理框图如图2.2所示1.2方案论证方案一：本方案主要以单片机为核心，被测信号先进入信号放大电路进行放大，再被送到波形整形电路整形，把被测得正弦波或者三角波为方波。
利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。
编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示。
方案二：本方案使用大量的数字器件，被测量信号放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号，其频率于被测信号的频率相同。
同时时基电路提供标准时间基准信号，其高电平持续时间1s，当1s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1s信号结束闸门关闭，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，是显示器上的数字稳定；二是产生清零脉冲，使计数器每次测量从零开始计数。
1.3方案选择比较以上两种方案可以知道，方案一得核心是单片机，使用的元器件少，原理电路简单，调试简单只要改变程序的设定值则可以实现不同频率范围的测试能自动选择测试的量程。
与方案一相比较方案二则使用了大量的数字元器件，原理电路采用单片机设计频率计复杂，硬件调试麻烦。
如要测量高频的信号还需要加上分频电路，价格相对高了点。
基于上述，所以选择了方案一。
2 系统硬件设计2.1 一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一，其基本设计原理是首先把待测信号通过放大整形，变成一个脉冲信号，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3.1 所示待测信号2.1 频率计原理框图2.2频率计方案的概述本频率计的设计以AT89S51单片机为核心，利用它内部的定时/计数器完成待测信号周期/频率的测量，单片机AT89S51内部具有2个16位定时/计数器，定时/计数器的工作可以由编程来实现定时，计数和产生计数溢出时中断要求的功能。
在定时器工作方式下，在被测时间间隔内，每来一个机器周期，计数器自动加1，这样以机器周期为基准可以用来测量时间间隔。
在计数器工作方式下，加至外部引脚的待测信号发生从1到0的跳变计数器加1，这样在计数闸门的控制下可以用来测量待测信号的频率。
外部输入在每个机器周期被采用一次，这样查测一次从1到0的跳变至少需要2个机器周期，所以最大计数速率为时钟频率1/24。
定时/计数器的工作有运行控制位TR控制，当TR置，定时/计数器开始计数：当TR清0 ，停止计数。
本设计终合考虑了频率测量精度和测量反应时间的要求。
例如打要求频率测量结果为3位有效数字，这时如果待测信号的频率为1HZ，则计数闸门宽度必须大于1000S。
为了兼顾频率测量精度和测量反应时间的要求，把测量工作分为两种方法：（1）当待测信号的频率>100HZ时，定时/计数器构成为计数器，以机器周期为基准，由软件产生计数闸门，计数闸门宽度>1S时，即可满足频率测量结果为3位有效数字。
（2）当待测信号的频率<100HZ时，定时/计数器构成为定时器，由频率计的处理电路把待测信号变成方波，方波宽度等于待测信号的周期。
这时用方波做计数闸门，当待测信号的频率=100HZ，周期为10ms，使用12HZ时钟的最小计数值为10000，完全满足测量精度的要求。
2.3 单片机2.3.1 89S51一般概述该AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位微控制器，可在4K字节的系统内编程的闪存存储器。
该设备是采用Atmel的高密度非易失性存储器技术和符合工业标准的80C51指令集合引脚。
芯片上的Flash程序存储器课重新编程的系统或常规非易失性内存编程。
通过结合通用8位中央处理器的系统内课编程闪存的单芯片，AT89S51是一个功能强大的微控制器提供了高度灵活的和具有成本效益的解决办法，可在许多嵌入式控制中应用。
在AT89S51提供以下标准功能：4K字节的Flash闪存，128字节的RAM,32个I/O线，看门狗定时器，两个数据指针，两个16位定时器/计数器，5向量两级中断结构，全双工串行端口，片上振荡器和时钟电路。
此外，AT89S51设计的静态逻辑操作到零频率和支持两种软件可选电模式。
空闲模式停止的CPU，同时允许的RAM，定时器/计数器，串行接口和中断系统继续运作。
在掉电模式保存RAM内容，可停止振荡器，停止振荡器，停止所有其他芯片的功能，直到下一个外部中断或硬件复位。
采用单片机设计频率计2.3.2引脚功能说明VCC：电源电压GND：接地点P0口：p0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。
作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“I”可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。
在Flash编程时，P0口接指令字节，而在程序效验时，要求外接上拉电阻。
P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。
对端口写“I”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。
作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
2.2.3 AT89S51原理图如图3.2图2.2 AT89S51原理图2.4 分频电路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。
其原理图如3.32.3 4040原理图2.5显示电路我们测量的频率最终要显示出来八段LED 数码管显示器由8 个发光二极管组成。
基中7 个长条形的发光管排列成“日”字形，另一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。
LED 数码管显示器有两种形式：一种是8 个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED 数码管显示器；另一种是8 个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED 数码管显示器。
如下图所示。
共阴和共阳结构的LED 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。