【導(dǎo)讀】在傳統(tǒng)的電子測量儀器中，示波器在進行頻率測量時測量精度較低，誤差較大。正是由于頻率計能夠快速準確的捕捉到被測信號。頻率的變化，因此，頻率計擁有非常廣泛的應(yīng)用范圍。頻率測量是電子學(xué)測量中最為基本的測量之一。頻率計主要是由信號輸入和放大電。路、單片機模塊、分頻模塊及顯示電路模塊組成。在整個設(shè)計過程中，所制作的頻率計采。用外部分頻，實現(xiàn)1Hz~40MHz的頻率測量，采用外部按鈕量程切換流程。機為核心，通過單片機內(nèi)部定時/計數(shù)器的門控時間，方便對頻率計的測量。值使用8位共陽極數(shù)碼管顯示。本次采用單片機技術(shù)設(shè)計一種數(shù)字顯示的頻率計，具有測。量準確度高，響應(yīng)速度快，體積小等優(yōu)點。

　　

【正文】 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1C12 2 p FC22 2 p FC31 0 u FX11 2 MR11 0 k12345678161514131211109R N 12 2 0D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15E N P7E NT10CL K2L O A D9MR1U27 4 L S 1 6 1D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15E N P7E NT10CL K2L O A D9MR1U57 4 L S 1 6 1J4Q7CL K5K1Q6S2R3U 3 : A7 4 1 1 1S W 1S W RO T 4脈沖輸入 KH Z輸入超過500 K H Z 按鈕輸入超過1 M H Z 按鈕D?L E D R E D頻率計的設(shè)計 26 圖 58 KHZ檔頻率仿真 經(jīng)上述測試，基本功能都以實現(xiàn)，可以測出波形頻率值，符合要求。 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng) 軟 件 調(diào)試 經(jīng)軟件的調(diào)試 — 修改 — 再調(diào)試，如此反復(fù)，排除各種故障最終基本完成了設(shè)計所要求的任務(wù)。由單片機內(nèi)部定時器／計數(shù)器構(gòu)成基本測量電路，外加 整形和 分頻電路，由系統(tǒng)軟件設(shè)計可以測出 1HZ5MHZ 的量程范圍，可以實現(xiàn)量程檔的自動轉(zhuǎn)換，使用的動態(tài)顯示測量時會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，但顯示數(shù)值準確，穩(wěn)定時顯示不閃爍 。 軟件仿真 測量數(shù)據(jù)如下表 51所示。 表 51 HZ檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測值（ Hz） 10 50 300 450 800 888 999 測量值（ Hz） 10 50 300 450 800 888 1000 表 52 KHZ檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測值（ KHz） 15000 55000 125000 225000 425000 825000 925000 測量值（ KHz） 15 55 125 225 425 825 925 表 53 MHZ檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測信（ MHz） 測量值（ MHz） 系統(tǒng) 軟硬件 調(diào)試 軟件系統(tǒng)測試只能測試 方波信號，外加硬件整形電路，可以測試正弦波、三角波等各種波形的頻率值， 把各模塊組合在一起，做成完整的頻率計，實物圖如圖 33 所示。經(jīng)過不斷的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，修改程序和硬件，最終符合設(shè)計功能要求。 為了衡量這次設(shè)計的頻率計的工作情況和測量精度 ，我們對系統(tǒng)進行了調(diào)試。用這次設(shè)計的頻率計對信號進行了測量， 使用函數(shù)發(fā)生器輸出各種波形，由實物頻率計測得頻率，記錄數(shù)據(jù)。 實際測得頻率范圍沒有仿真結(jié)果那么高，只能稍微超過 2MHz。 實際記頻率計的設(shè)計 27 錄數(shù)據(jù)如下表 54所示。 表 54 HZ檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測值（ Hz） 測量值（ Hz） 10 29 269 325 491 678 979 表 55 KHZ檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測值（ KHz） 測量值（ KHz） 表 56 MHZ檔的數(shù)據(jù)記錄表 待測信（ MHz） 測量值 （ MHz） 誤差分析 從記錄的數(shù)據(jù)可以看出，系統(tǒng)軟件仿真誤差很小，在 1Hz2MHz 范圍內(nèi)測量出來的頻率基本上就是輸入信號的頻率，在超出這個范圍后，才出現(xiàn)很小的誤差。但是在硬件調(diào)試中，可能是由于 標準元器件本身誤差，如隨著時間的延長，其值相比出廠時產(chǎn)生誤差；造成測量結(jié)果沒有軟件仿真精確 。同時手工焊接單片機最小系統(tǒng)、分頻整形電路等也會帶來一定的干擾，造成信號的失真，從而導(dǎo)致測量精度下降， 測量范圍有所縮小，但是可以看出， 誤差在允許范圍內(nèi)，所設(shè)計的電路基本符合要求。 頻率計的設(shè)計 28 第六章 總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，通過這次設(shè)計，我受益匪淺。 畢業(yè)設(shè)計是一次綜合性的實踐，它將各種知識結(jié)合到一起綜合運用到實踐上來擴展、彌補、串聯(lián)所學(xué)的知識。通過本次畢業(yè)設(shè)計我得到了很多收獲。首先，了解了單片機的基本知識和在控制領(lǐng)域的作用和地位。其次 掌握了 C語言的編寫程序，學(xué)會了使用 PROTUTES 和 KEIL 的仿真來實現(xiàn) ，同時掌握了如何收集、查閱、應(yīng)用文獻資料，如何根據(jù) 實際需要有選擇的閱讀書籍和正確確定系統(tǒng)所要使用的元器件的類型 。再次，在 精神方面鍛煉了思想、磨練了意志。面對存在的困難首先分析問題根據(jù)目的要求確定可實現(xiàn)的部分，定出那不準的方面找同學(xué)和老師討論研究，再完善、再修改、再發(fā)現(xiàn)問題、再解決培養(yǎng)了自己的耐心、恒心及遇事不亂的精神?？傊颐靼琢死碚摵蛯嵺`之間存在的距離只有靠不斷的思考不斷的動手才能將所學(xué)的知識真正運用到實踐上來。在畢業(yè)設(shè)計中我的很多方面的能力都得到了提高，尤其在單片機軟件編程方面讓我感觸頗深。我個人認為軟件設(shè)計是個即靈活又細膩的工作，它要求耐心和細心去不斷完善，同時還需要有良好的邏輯思維能力。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我分析問題 和解決問題的能力有所提高，也鞏固了所學(xué)的知識，加深了對理論知識的理解，更重要的是鍛煉自己的獨立性，為我今后的工作和學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。 頻率計的設(shè)計 29 參考文獻 ［ 1］ 《 模擬電子技術(shù) 》 ， 元增民 編著， 中國電力出版社 , ［ 2］ 《 模擬電子技術(shù) 》， 華成英 編著 ， 高等教育出版社 ［ 3］ 《 模擬電子技術(shù) 》， 姚婭川 ,羅毅 編 ， 化學(xué)工業(yè)出版社 ［ 4］ 《 數(shù)字電路 》， 余志新 ， 徐娟 著 ， 華南理工大學(xué)出版社 ［ 5］ 《 輕松玩轉(zhuǎn) 51 單片機 C 語言 》 ，劉建清編著，北京航空航天大學(xué)出版社 ［ 6］ 《單片機原理及應(yīng)用 [M]》，胡漢才編，清華大學(xué)出版社 ［ 7］ 《 MCS51 系列單片機實用接口技術(shù)》，李華，電子工業(yè)出版社 ［ 8］ 《 MCS51 系列單片機接口電路與應(yīng)用程序?qū)嵗?，沈德金，北京航空航天大學(xué)出版社 ［ 9］ 高精度測頻方案設(shè)計 [J]，王保強等，成都信息工程學(xué)院報， ［ 10］ 基于單片機的高精度頻率計設(shè) 計 [J]，盧飛躍，電子測量技術(shù)， ［ 11］《 單片機 應(yīng)用及 C51 程序設(shè)計》，陳濤編著，機械工業(yè)出版社 ［ 12］《 C語言程序設(shè)計 》，王玉，王麗平主編，科學(xué)出版社 ［ 13］ 《數(shù)字電子技術(shù)基本教程》第一版 ，閻石 ，主編， 清華大學(xué)出版社， ［ 14］ 《 集成電路應(yīng)用實驗 》， 李雷等編 ， 國防工業(yè)出版社 2021 ［ 15］ 《 電子技術(shù)應(yīng)用實驗教程 》， 李雷等編 ， 電子科技大學(xué)出版社 ,2021 ［ 16］ 《 單片機原理及接口技術(shù) 》， 李朝青編 ， 北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 ［ 17］ 《 單片微型計算機原理接口及應(yīng)用 》， 徐惠民、安德寧等編 ， 北京郵電大學(xué)出版社 ,2021 頻率計的設(shè)計 30 致 謝 在論文完成之際，我的心情萬分激動。從論文的選題、資料的收集到論文的撰寫編排整個過程中，我得到了許多的熱情幫助。 我首先要感謝老師，本課題在選題及研究過程中得到老師的悉心指導(dǎo)。 劉 老師多次詢問研究 進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。 劉 老師 花費大量了的時間和心血在我的論文上，才有我今天的定稿。還有在我大學(xué) 三年 悉心教導(dǎo)我的老師們，是你們教會我很多有用的知識，特別是教會了我解決問題思考問題的方式和習(xí)慣，我在做 論文的時候才能有自己的思想和規(guī)劃， 論文工作 才 有了目標和方向。在此 我代表大家向所有老師 表示最誠摯的謝意。 最后， 感謝各位評審老師在百忙中抽出時間對論文進行審稿、參加答辯，并對 加答辯會的老師和同學(xué)表示謝意。 2021 年 12 月 頻率計的設(shè)計 附錄一 系統(tǒng)原理圖 電源部分 放大及整形電路 Vin VoutGNDLM1Volt RegD5LED0T1TransD3Bridge1C6CapC5Cap100ufC3Cap Pol1100ufC4Cap Pol1220R7Res25V~220v0011 22*U174ls000011 22*U274ls00Q12N390447KR3Res Adj210kR1Res2R2Res210kR5Res21KR6Res239KR4Res247uFC1Cap Pol1100uFC2Cap Pol1GNDUiD1Diode 1N5407U44049u0頻率計的設(shè)計 分頻電路 單片機最小系統(tǒng) 、 外部選檔指示及數(shù)碼管接口電路 數(shù)碼管電路 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(T2)1(T2EX)2345678(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40U5AT89C5212Y1XTAL30pFC7Cap30pFC8Cap10uFC9Cap Pol1R9Res2100R8Res2GNDVCCGNDS1SWPB012345671213141516171819CE AB/BAU674LS245GNDVCCPWM12345678LEDDATA112345678LEDOPT1bcd