数字频率计
数字频率计毕业论文
数字频率计毕业论文数字频率计是一种用于测量信号频率的仪器，广泛应用于电子工程、通信工程、无线电技术等领域。
它的原理是通过将输入信号与参考信号进行比较，从而得到信号的频率信息。
本文将从数字频率计的原理、应用以及未来发展方向等方面进行探讨。
一、数字频率计的原理数字频率计的原理基于周期计数法。
它通过将输入信号与参考信号进行比较，并计算两个信号之间的相位差，从而得到信号的频率。
具体来说，数字频率计将输入信号分成若干个周期，并通过计数器记录每个周期的时间。
然后，通过计算每个周期的时间差，即可得到信号的频率。
二、数字频率计的应用数字频率计在电子工程领域有着广泛的应用。
首先，它可以用于测量无线电信号的频率。
在通信工程中，我们经常需要测量无线电信号的频率，以确保信号的稳定性和准确性。
数字频率计能够提供高精度的测量结果，使我们能够更好地了解信号的特性。
其次，数字频率计还可以用于频谱分析。
频谱分析是一种将信号分解成不同频率成分的方法，可以帮助我们了解信号的频率分布情况。
数字频率计可以通过测量信号的频率，为频谱分析提供准确的数据支持，从而帮助我们更好地理解信号的特性。
此外，数字频率计还可以用于音频设备的调试和校准。
在音频工程中，我们经常需要调试和校准音频设备，以确保音频信号的准确性和稳定性。
数字频率计能够提供高精度的频率测量结果，为音频设备的调试和校准提供准确的参考。
三、数字频率计的未来发展方向随着科技的不断发展，数字频率计也在不断演进和改进。
未来，数字频率计有望在以下几个方面得到进一步发展。
首先，数字频率计的测量精度将进一步提高。
随着技术的进步，数字频率计的测量精度将得到进一步提升。
高精度的测量结果将使得我们能够更准确地了解信号的特性，为相关领域的研究和应用提供更可靠的数据支持。
其次，数字频率计的测量范围将进一步扩大。
目前，数字频率计的测量范围通常在几十Hz到几GHz之间。
未来，随着技术的发展，数字频率计的测量范围有望进一步扩大，从而能够满足更广泛的应用需求。
数字频率计的原理
1.数字频率计的原理
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 fx=N/T 。
因此，可以将信号放大整形后由计数器累计单位时间内的信号个数，然后经译码、显示输出测量结果，这是所谓的测频法。
可见数字频率计主要由放大整形电路、闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成，
图1 总体结构图
从原理图可知，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，具有固定宽度T的方波时基信号II作为闸门的一个输入端，控制闸门的开放时间，被测信号I从闸门另一端输入，被测信号频率为fx,闸门宽度T，若在闸门时间内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=N/THz。
可见，闸门时间T决定量程,通过闸门时基选择开关选择,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.在整个电路中,时基电路是关键,闸门信号脉冲宽度是否精确直接决定了测量结果是否精确.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。
数字频率计±1个字误差的探讨
数字频率计±1个字误差的探讨数字频率计是一种广泛应用于电子测量领域的仪器，用于测量电路中的频率。
在实际的应用中，数字频率计的精度是非常重要的，其中误差是一个不可避免的问题。
本文将探讨数字频率计的误差来源及其对精度的影响，以及如何降低误差，提高精度。
一、误差来源数字频率计的误差来源主要有以下几个方面：1. 时钟误差：数字频率计是通过计算时间间隔来计算频率的，因此时钟的精度对频率计的精度有很大影响。
时钟误差可以通过校准时钟来减小。
2. 计数误差：数字频率计的计数器是通过计算电路中的脉冲数来计算频率的，而计数误差是由于计数器的计数精度不够造成的。
计数误差可以通过增加计数器的分辨率来减小。
3. 信号源误差：数字频率计的精度还受到信号源的影响，信号源的稳定性和精度越高，数字频率计的精度就越高。
4. 温度漂移误差：数字频率计的电路元件随着温度的变化会产生漂移，这种漂移会影响数字频率计的精度。
温度漂移误差可以通过控制温度来减小。
二、误差对精度的影响数字频率计的误差对精度的影响是非常显著的，误差越大，精度越低。
例如，如果数字频率计的误差为±1个字，而测量的频率为10MHz，那么误差就是10ppm。
如果误差增加到±10个字，那么误差就是100ppm，这会对测量结果造成很大的影响。
三、如何降低误差，提高精度为了降低数字频率计的误差，提高精度，我们可以采取以下措施：1. 选择高精度的时钟和计数器，以减小时钟误差和计数误差。
2. 使用高精度的信号源，以提高数字频率计的精度。
3. 控制温度，以减小温度漂移误差。
4. 校准数字频率计，以确保其精度符合要求。
5. 采用数字信号处理技术，以提高数字频率计的精度和稳定性。
综上所述，数字频率计的误差是一个不可避免的问题，但是我们可以通过选择高精度的器件、控制温度、校准仪器等措施来减小误差，提高数字频率计的精度和稳定性。
数字频率计
数字频率计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、尖脉冲信号的频率及其他各种单位时间内变化的物理量，因此，它的用途十分广泛。
一、设计目的掌握数字频率计的设计二、设计内容技术要求：测量频率范围 0-9999 Hz和1Hz-100 KHz。
测量信号方波峰--峰值为3-5V（与TTL兼容）。
闸门时间 10ms,0.1s,1s和10s，脉冲波峰—峰值为3-5V。
三、数字频率计的基本原理数字频率计的原理框图如图所示：它由4个基本单元组成：1.带衰减器的放大整形系统包括从被测信号到衰减放大整形系统此部分。
其中衰减放大整形系统包括衰减器、跟随器、放大器、施密特触发器。
它将正弦波输入信号Vx整形成同频率方波Vo，测试信号通过衰减开关选择输入衰减倍数，衰减器有分压器构成幅值过大的被测信号经过分压器的分压送入后级放大器，以避免波形失真。
由运算放大器构成的射极跟随器起阻抗变换作用，使输入阻抗提高。
系统的整形电路由施密特触发器组成，整形后的方波送到闸门以便计数。
2.石英晶体振荡器及多级分频系统石英晶体振荡器如图振荡频率为4MHz，经过÷4（用74LS47芯片），÷10（用74LS90芯片）等分频器的分频作用，使输出频率的周期范围1us～10s。
根据被测信号的频率大小，通过闸门时基选择开关选择时基。
时基信号经过门控电路得到方波，其正脉宽时间T控制闸门的开放时间。
3.闸门电路闸门电路由与门组成，其开通与否受门控信号的控制，当门控信号为高电平“1”时，闸门开启，为“0”时，闸门关闭。
显然，只有在闸门开启时间内，其产生的脉冲信号送到计数器，计数器开始计数，直到门控信号结束，闸门关闭4.可控制的计数锁存、译码显示系统本系统由计数器、锁存器、译码器、显示器、单稳态触发器组成。
其中计数器按十进制计数。
如果在系统中不接锁存器，则显示器上的数字就会随计数器的状态不停地变化，只有在计数器停止计数时，显示器上的显示数字才能稳定，所以，在计数器后边必须接锁存器。
1数字频率计原理
1数字频率计原理数字频率计的基本原理频率计是对信号的频率进行测量并显示测量结果。
对频率的测量有多种方式，采用数字计数的方法进行测量，数字计数测量精度较高，且性能比较稳定，容易实现。
一、测量原理频率为单位时间内信号的周期数。
对脉冲信号而言，其频率为一秒钟内的脉冲个数；计数器在一秒钟内对脉冲信号进行计数，计数的结果就是该信号的频率。
只要计数结果以十进制方式显示出来，就是最简单的频率计。
如图2.1.1所示，被测脉冲信号为X，在T1时刻出现一个脉冲宽度为一秒的闸门脉冲信号P，用闸门脉冲P取出一秒时间内的输入脉冲信号X 形成计数脉冲Y，计数器对计数脉冲信号Y进行计数；计数的结果（频率值）在T2时刻被锁存信号S控制，锁存到寄存器，并通过译码器、显示器把并率显示出来。
在T3时刻计数器被清除信号R清零，准备下一次的计数，一次测量结束。
1图2.1.1 频率器的测量原理显示数值在T2时刻更换，S脉冲信号的周期为显示时间，其大小反映显示值的变化快慢。
显示时间Tx为：Tx=T3-T2+（0~2）（秒）可见，改变T3-T2的值可调节显示时间，通常T3是通过T2的延时而得，通过调节延时时间来调节显示时间。
二、方案框图频率计的框图如图2.1.2，由六部分组成，以计数器为核心，各部分的功能如下：2图2.1.2 频率计总体框图1、计数器：在规定的时间内完成对被测脉冲信号的计数。
由输入电路提供计数脉冲输入，对脉冲进行计数（在规定的测量频率范围内计数无益出）。
计数结果一般为十进制，并将计数结果输出送往寄存器，再由控制电路提供的清除信号R清零。
等待下一次计数的开始。
该部分主要考虑计数器的工作频率和计数容量问题。
2、锁存器：暂存每次测量的计数值。
为显示电路提供显示数据。
锁存器由控制电路提供的琐存信号S控制更换数值。
以正确地显示每一次的测量结果。
3、译码显示电路：对锁存器的输出数据译码，变为七段数码显示码，并驱动数码显示器显示出十进制的测量结果。
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
数字频率计用测频法测量的方法
数字频率计用测频法测量的方法
数字频率计是一种常见的测量设备，通常用于测量信号的频率。
测频法是一种常用的测量频率的方法，它可以通过测量信号的周期来确定信号的频率。
数字频率计通常使用测频法来测量信号的频率。
具体来说，数字频率计可以通过以下步骤来测量信号的频率:
1. 将信号输入到数字频率计中，数字频率计会对其进行处理，并显示信号的频率。
2. 测量信号的周期，数字频率计可以通过测量信号的持续时间来确定信号的周期。
3. 根据信号的周期，可以计算出信号的频率。
数字频率计使用测频法来测量信号的频率，具有准确、快速、方便等特点，适用于许多不同的应用场景。
拓展:
测频法是一种测量频率的方法，它可以通过测量信号的周期来确定信号的频率。
具体来说，测频法可以通过以下步骤来测量信号的频率:
1. 将信号输入到测频法仪器中，仪器会对其进行处理，并显示信号的频率。
2. 测量信号的周期，测频法仪器可以通过测量信号的持续时间来确定信号的周期。
3. 根据信号的周期，可以计算出信号的频率。
测频法仪器通常用于测量信号的频率，特别是在电子学、通信学等领域。
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数字频率计
作者：张炜良，吴青青，叶金台（宁波城市学院）
赛前辅导老师：邵华潘世华
摘要
本设计用美国ATMEL公司生产的AT98C51单片机为系统控制器，外围数字、74hc245，），按键和四位led数码管等组成。
采用编程的方法来实现频率计数，将产生波形的程序用程序的形式输出，在有波形输入时再调用相应子程序，经过波形整形、74ls02放大，74ls4040分频（分频主要达到题目要求）处理后，作为该信号源输入，在经过单片机内部计数，定时输出频率，其线路简捷、功能强大、性价比较高。
通过按键控制可计数方波频率。
同时用LED显示器指示对应的频率。
一.发案论证与比较
1.发案比较与选择
方案一：
经过比较：方案二即满足设计的基本要求又能充分发挥其优势，电路简单，易控制，性价比高，所以采用此方案。
二.硬件电路的设计
2.1基本原理
TTL 89S51 74hc45驱动四位显示
2.1频率计系统框图
89C51是整个波形发生器的主要核心部分，通过程序的编写和执行，可产生各种各样的信号，并从键盘接收数据，进行各种功能的转换和信号幅度的调节。
当数字信号经过接口电路到达转换电路，将其转换成模拟信号也就是所需要的输出信号。
2.3单片机的介绍及资源分配
（1）单片机AT89s51的引脚图
AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FI ASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。
读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。
只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。
上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器CPU将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作。
这是由硬件自动完成的，不需要我们操心，1然后再实行读引脚操作，否则就可能读入出错，为什么看上面的图，如果不对端口置1端口锁存器原来的状态有可能为0Q端为0Q^为1加到场效应管栅极的信号为1，该场效应管就导通对地呈现低阻抗，此时即使引脚上输入的信号为1，也会因端口的低阻抗而使信号变低使得外加的1信号读入后不一定是1。
若先执行置1操作，则可以使场效应管截止引脚信号直接加到三态缓冲器中实现正确的读入，由于在输入操作时还必须附加一个准备动作，所以这类I/O口被称为准双向口。
89C51的P0/P1/P2/P3口作为输入时都是准双向口。
接下来让我们再看另一个问题，从图中可以看出这四个端口还有一个差别，除了P1口外P0P2P3口都还有其他的功能。
RST：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个A LE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12 V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输入。
单片机AT89C51的晶振与复位连接图
单片机AT98C51与按钮连接图
2.4 关于74hc245
8位双向总线发送/接收器74LS245引脚,参数及功能说明
74LS245是8路3态双向缓冲驱动,也叫做总线驱动门电路或线驱动。
主要使用在数据的双向缓冲，原来常见于51的数据接口电路，比如，早期电路中，扩展了很多的8255/8155/8251/8253/573等芯片的时候，担心8031的数据驱动能力不足，就使用一片245作为数据缓冲电路，增强驱动能力；也常见与ISA卡的接口电路下图为245驱动芯片的功能框图,管脚排列及真值表
74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。
*74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。
*当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74 LS245等总线驱动器。
*当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输；（接收）
*DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当/CE为高电平时，A、B均为高阻态。
由于P2口始终输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端/1G和/2G 接地，P2口与驱动器输入线对应相连。
P0口与74LS245输入端相连,/E端接地，保证数据现畅通。
8051的/RD和/PSEN相与后接DIR，使得/RD或/PSEN有效时，74LS245输入（P0.i←Di），其它时间处于输出（P0.i→Di
245内部结构及真值表
G＝0，DIR＝0，B->A;
G=0, DIR=1, A->B;
G=1, DIR=X, X=0或者1，输入和输出均为高阻态；高阻态的含意就是相当于没有这个芯片
频率计电路图
1. 四位led简介
四位led引脚图
1.0.四位数码管引脚判断
用指针式万用表1K欧档测试（档位大小自己调整），电池电量足的话可以直接发光，记录下每一段的管脚即可。
数码管每段一般是两个LED串联使用，靠测正、反向电阻不好测。
你直接用5号电池测也行，短时间不会烧坏数码
1.1.管脚功能。
正面，点在下：
1af23b
其中1234为位选，p为点
S1.2.3.4就是4个LED的公共端，如果是共阳的话你想要第一个“日”亮就给S1接个电源的正极，a.b.c.d.e.f.g就是这个“日”的各个笔划，叫做段选，S1.2.3.4分别是1.2.3.4位“日”所以叫位选。
单片机AT89C51与LED显示器的连接图
概述：单片机P口输出电流很小的，所以要驱动（选74ls245）外加限流电阻，
三．理论分析与计算：
四．系统软件设计
我们软件设计主要采用单片机内部定时器（TO,T1）定时，计数。
程序如下：
五．系统指标测试。