本文主要說明基于51單片機(jī)的數(shù)字頻率計設(shè)計，完整資料見文末鏈接

數(shù)字頻率計概述

數(shù)字頻率計是計算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器。它是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的數(shù)字測量儀器。它的基本功能是測量正弦信號，方波信號及其他各種單位時間內(nèi)變化的物理量。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，經(jīng)常要用到頻率計。

本數(shù)字頻率計將采用定時、計數(shù)的方法測量頻率，采用一個1602A LCD顯示器動態(tài)顯示6位數(shù)。測量范圍從1Hz—10kHz的正弦波、方波、三角波，時基寬度為1us,10us,100us,1ms。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動測量功能。

基本設(shè)計原理是直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的一種測量裝置。它以測量周期的方法對正弦波、方波、三角波的頻率進(jìn)行自動的測量。

頻率測量儀的設(shè)計思路與頻率的計算

頻率測量儀的設(shè)計思路主要是：對信號分頻，測量一個或幾個被測量信號周期中已知標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的周期個數(shù)，進(jìn)而測量出該信號頻率的大小，其原理如下圖所示：

若被測量信號的周期為，分頻數(shù)m1，分頻后信號的周期為T，則：T=m1Tx 。由圖可知： T=NTo
（注：To為標(biāo)準(zhǔn)信號的周期，所以T為分頻后信號的周期，則可以算出被測量信號的頻率f。）

由于單片機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率比較穩(wěn)定，而是系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)信號頻率的誤差，通常情況下很小；而系統(tǒng)的量化誤差小于1，所以由式T=NTo可知，頻率測量的誤差主要取決于N值的大小，N值越大，誤差越小，測量的精度越高。

基本設(shè)計原理

基本設(shè)計原理是直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的一種測量裝置。它以測量周期的方法對正弦波、方波、三角波的頻率進(jìn)行自動的測量。

系統(tǒng)硬件的構(gòu)成

本頻率計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要元器件是單片機(jī)AT89C51，由它完成對待測信號頻率的計數(shù)和結(jié)果顯示等功能，外部還要有分頻器、顯示器等器件?？煞譃橐韵聨讉€模塊：放大整形模塊、秒脈沖產(chǎn)生模塊、換檔模擬轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)系統(tǒng)、LCD顯示模塊。各模塊關(guān)系圖如下圖所示：

該系統(tǒng)工作的總原理圖如下圖所示：

軟件設(shè)計邏輯

單片機(jī)當(dāng)C/T=1時為計數(shù)方式，多路開關(guān)與定時器的外部引腳連通，外部計數(shù)脈沖由引腳輸入。當(dāng)外部信號由1至0跳變時，計數(shù)器加1，此時T0成為外部事件的計數(shù)器。由于確認(rèn)一次由1至0的跳變要用24個振蕩器周期，所以計數(shù)器的計數(shù)頻率為單片機(jī)內(nèi)部計數(shù)器頻率的1/24。

當(dāng)C／T=0時為定時方式，對單片機(jī)內(nèi)部計數(shù)器進(jìn)行m2分頻后，計數(shù)器的實(shí)際計數(shù)頻率為單片機(jī)內(nèi)部頻率凡的1/m2，
當(dāng)GATE=0時，反相器輸出為1，或門輸出為1，打開與門，使定時器的啟動僅受TRO端信號電平的控制。

在此種情況下，INT0引腳的電平變化對或門不起作用。TRO=1時接通控制開關(guān)，計數(shù)脈沖加到計數(shù)器上，每來一個計數(shù)脈沖，計數(shù)器加1，只有當(dāng)TRO=0時，控制開關(guān)斷開，計數(shù)器停止計數(shù)。

當(dāng)GATA=0時，若TRO=1，或門、與門全部打開，外部信號電平通過INTO引腳直接控制定時器的啟動和關(guān)閉。輸人高電平時允許計數(shù)，否則停止計數(shù)。

根據(jù)定時器的結(jié)構(gòu)原理，若我們將GATE位、TR0均設(shè)為‘1’，INT0端輸人被測頻率信號，當(dāng)被測信號的高電平到來時，開始計數(shù)；當(dāng)被測信號的低電平到來時，計數(shù)器停止計數(shù)，此時TL0、TH0的數(shù)據(jù)就是相應(yīng)的N值。

附完整代碼及文檔資料

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