【文章內(nèi)容簡介】 ： （27 ）Fx| e|=將（25 ） ， （26）代入（27 ）整理得： （28）e|tFxNs?又因為： （29）|et1?所以： （210）| tNs?即有： （211 ）Fxe1|=s??其中： （212）sTpr?由以上推導結(jié)果可得出下面結(jié)論：相對測量誤差與頻率無關。增大 Tpr 或提高 Fs，可以增大 Ns，減少測量誤差，提高測量精度。標準頻率誤差為 ，由于晶體的穩(wěn)定度很高，標準頻率誤差可以進行校準。Fs?等精度測頻方法測量精度與預置門寬度和標準頻率有關，與被測信號的頻率無關。在預置門時間和常規(guī)測頻閘門時間相同而被測信號頻率不同的情況下，等精度測量法的測量精度在整個測量范圍內(nèi)保持恒定不變，而常規(guī)的直接測頻法(在低頻時用測周法，高頻時用測頻法) ，其精度會隨著被測信號頻率的下降而下降。三、數(shù)字頻率計設計（一）數(shù)字頻率計原理數(shù)字頻率計的基本組成（1）測量控制電路，由一塊 CD4017 和一塊 74LS04 構(gòu)成，其 CP 端輸入 1s 脈沖信號，5輸出 Q2 用于計數(shù)器清零，Q1 經(jīng)過一個非門用于鎖存，Q0 經(jīng)過一個非門用于計數(shù)測頻。（2）計數(shù)器，計數(shù)器以待測信號作為時鐘，清零信號 clear 到來時，異步清零：testen 為高電平時開始計數(shù)。計數(shù)是以十進制數(shù)顯示，如果需要測試較高的頻率信號，則將 dout 的輸出位數(shù)增加，當然鎖存器 位數(shù)也要增加。（3）鎖存器，當 testen 下降沿到來時，將計數(shù)器的計數(shù)值鎖存，這樣可由外部的七段譯碼器譯碼并在數(shù)碼管顯示。設置鎖豐器的好處是暗淡無光的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，不會由于周期性的清零信號而不斷閃爍。鎖存器的位數(shù)應跟計數(shù)器完全一增。（4）電源電路，5V 穩(wěn)壓輸出供數(shù)字電路使用。工作原理：數(shù)字頻率計是直接用十進制數(shù)字來暗淡顯示被測信號頻率的一種測量裝置。它不僅可以測量正弦波、方波、三角波、尖脈沖信號和其他具有周期特性的信號的頻率，而且還可以測量它們的周期。數(shù)字頻率計由一個 1 秒鐘脈沖產(chǎn)生電路、一個測量控制電路、一個計數(shù)器、一個鎖存器和電源電路組成。數(shù)字頻率計是測 1 秒鐘脈沖產(chǎn)生電路。設計數(shù)字頻率計的關鍵是設計一個測頻率控制信號發(fā)生器，產(chǎn)生測量頻率的控制時序?？刂茣r鐘信號取為 1Hz，2 分頻后即可產(chǎn)生一個脈寬為 1 秒的時鐘 testen，以此作為計數(shù)閘門信號。當 testen 為高電平時，允許計數(shù)；當 testen 由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，應產(chǎn)生一個鎖存信號，將計數(shù)值保存起來；鎖存數(shù)據(jù)后，還要在下次 testen 上升沿到來之前產(chǎn)生零信號 clear，將計數(shù)器清零，為下次計數(shù)作準備。數(shù)字頻率計的主要技術指標（1）頻率準確度一般用相對誤差來表示，即 ＝177。（ + ）式中， ＝ ＝ 為量化誤xf?xTf1c?xTf1N?1?差（即177。1 個字誤差） ，是數(shù)字儀器所特有的誤差，當閘門時間 T 選定后， 越低，量化xf誤差越大； ＝ 為閘門時間相對誤差，主要由時基電路標準頻率的準確度決定，cf?T《 。cfx1（2）頻率測量范圍在輸入電壓符合規(guī)定要求值時，能夠正常進行測量的頻率區(qū)間稱為頻率測量范圍。頻率測量范圍主要由放大整形電路的頻率響應起決定。（3）數(shù)字顯示位數(shù)頻率計的數(shù)字顯示位數(shù)決定了頻率計的分辨率。位數(shù)越多，分辨率越高。（4）測量時間頻率計完成一次測量所需要的時間，包括準備、計數(shù)、鎖存和復位時間。6（二）數(shù)字頻率計的設計硬件電路設計（1）計數(shù)脈沖形成電路：用 555 定時器接成施密特觸發(fā)器對外加的周期波進行變換，使之輸出為矩形脈沖。如圖 所示圖 計數(shù)脈沖形成電路（2）計數(shù)顯示電路主要包括：a、由 ATMEL 公司生產(chǎn)、晶振頻率為 12MHZ 的 8051 單片機。通過軟件編程使它內(nèi)部的定時器 T0定時，T 1對外部的所加脈沖計數(shù)。然后把測量結(jié)果值通過 P0口輸出。b、用 4 位七段共陰極數(shù)碼管動態(tài)掃描方式顯示。多周期同步測量法的基本思路是使被測信號與閘門之間實現(xiàn)同步化，從而從根本上消除了在閘門時間內(nèi)對被測信號進行計數(shù)時的177。1 量化誤差，使測量精度大大提高。倒數(shù)計數(shù)器就是基于該方法而設計出來的一種具有創(chuàng)新思想的測頻、測周期的儀器。它采用多周期同步測量法，即測量輸入多個（整數(shù)個）周期值，再進行倒數(shù)運算而求得頻率。其優(yōu)點是：可在整個測頻范圍內(nèi)獲得同樣高的測試精度和分辨率。（3）系統(tǒng)級方案設計　　在選擇多周期同步等精度測量法的情況下，按照自頂向下的設計方法，可以畫出該頻率計的系統(tǒng)級框圖，如圖 所示。根據(jù)測周期、頻率的原理，可以將總體框圖分為三個子系統(tǒng)：輸入通道（即前置整形電路）該部分主要由模擬電路組成的；多周期同步等精度頻率、周期的測量、控制及功能切換（中間部分） ，該部分基本上由數(shù)字硬件電路組成；單片機及外圍電路，包括單片機、數(shù)碼顯示。7圖 頻率計的系統(tǒng)方框（4）子系統(tǒng)設計a．輸入通道的設計。輸入通道是由前置放大器和整形器組成的，所以要對前置放大器的增益和帶寬指標進行估計。為了能準確測量信號，將輸入信號經(jīng)過一個放大整形電路。其具體實施方案為：將輸入信號經(jīng)過 LM358 運放放大，再通過 74LS132 整形，此時的信號還不能直接送入單片機，這是因為在硬件上 CPU 對 INT0 和 INT1 引腳的信號不能控制，解決這個問題要通過硬件，再配合軟件來解決。b．預置閘門時間發(fā)生電路設計。閘門時間的確定，可以先由一個 555 定時器產(chǎn)生一個脈沖信號，將 555 產(chǎn)生的脈沖信號送入到 74LS90 十進制計數(shù)器當中，由于 74LS90 具有二五進制混合計數(shù)的功能，所以可以用它來實現(xiàn)五進制計數(shù)，將 74LS90 的輸出接到3—8 線譯碼器 74LS138 的輸入端，再將譯碼器的輸出端接上五個發(fā)光二極管，這樣就可以實現(xiàn)硬件上的閘門時間控制。但是考慮到硬件實現(xiàn)上的復雜性，可以通過軟件上來實現(xiàn)，就是將五個發(fā)光二極管直接接到單片機的 P1 口由軟件上來實現(xiàn)，通