【正文】 ，是決定頻率計測量誤差的一個重要指標(biāo)。精度是指測量的準(zhǔn)確程度，即儀器的讀數(shù)接近實際信號頻率的程度，精度越高測量越準(zhǔn)確。例如100GHz以上的頻率，在機(jī)動車的防撞雷達(dá)和低功率通訊中繼站就需要這種性能的頻率計。國際國內(nèi)通用數(shù)字頻率計的主要技術(shù)參數(shù)：足夠?qū)挼臏y量范圍。其功能進(jìn)一步擴(kuò)大，除了測量頻率、頻率比、周期、時間、相位、相位差等基本功能外，還具有自撿、自校、自診斷、數(shù)理統(tǒng)計、計算方均根值、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)通信等功能。因此，在生產(chǎn)過程中許多物理量，例如溫度、壓力、流量、液位、PH值、振動、位移、速度、加速度，乃至各種氣體的百分比成分等均用傳感器轉(zhuǎn)換成信號頻率，然后用數(shù)字頻率計來測量，以提高精確度。數(shù)字頻率計可用純硬件實現(xiàn)法（可選的器件有通用的SSI/MSI/LSI集成電路、專用集成電路、可編程邏輯器件等），也可用純軟件實現(xiàn)法（可選的平臺有PC機(jī)、單片機(jī)、 DSP器件等）；一般考慮用軟硬件相結(jié)合的實現(xiàn)法，但是實現(xiàn)的頻率精度可能沒有純硬件實現(xiàn)的精確高。直接數(shù)字式的優(yōu)點電路穩(wěn)定、精度高、容易實現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化。直接式的優(yōu)點是速度快、相位噪聲低，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、雜散多，一般只應(yīng)用在地面雷達(dá)中。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，精度高，顯示直觀，所以經(jīng)常要用到數(shù)字頻率計。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。頻率測試是電子學(xué)中最基本的測量之一。如果我們能在給定的 1s 時間內(nèi)對信號波形計數(shù)，并將計數(shù)結(jié)果顯示出來，就能讀取被測信號的頻率。其基本原理就是用閘門計數(shù)的方式測量脈沖個數(shù)。頻率計的硬件電路是用Ptotues繪圖軟件繪制而成，軟件部分的單片機(jī)控制程序，是以KeilC做為開發(fā)工具用匯編語言編寫而成，而頻率計的實現(xiàn)則是選用Ptotues仿真軟件來進(jìn)行模擬和測試。目前,市場上有各種多功能、高精度、高頻率的數(shù)字頻率計,但價格不菲。隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是單片機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展，使傳統(tǒng)的電子側(cè)量儀器在原理、功能、精度及自動化水平等方面都發(fā)生了巨大的變化，形成一種完全突破傳統(tǒng)概念的新一代側(cè)量儀器。因此,頻率的測量就顯得尤為重要，測頻方法的研究越來越受到重視。目錄目錄 1摘要 2ABSTRACT 3第一章 引言 5 5 6 6第二章 方案論證 8 8 9 10第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 12 12 12 12 13 13 14 16 19第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計 21第五章系統(tǒng)仿真與調(diào)試 23 23 軟件虛擬單片機(jī)實驗的優(yōu)點 23 24 24 25 25 26結(jié)論 28參考文獻(xiàn) 29致謝 31附錄一 系統(tǒng)主電路圖 32附錄二 33摘要在電子領(lǐng)域內(nèi),頻率是一種最基本的參數(shù),并與其他許多電參量的測量方案和測量結(jié)果都有著十分密切的關(guān)系。由于頻率信號抗干擾能力強(qiáng)、易于傳輸，可以獲得較高的測量精度。頻率計作為測量儀器的一種，常稱為電子計數(shù)器，它的基本功能是測量信號的頻率和周期頻率計的應(yīng)用范圍很廣,它不僅應(yīng)用于一般的簡單儀器測量,而且還廣泛應(yīng)用于教學(xué)、科研、高精度儀器測量、工業(yè)控制等其它領(lǐng)域。頻率計廣泛采用了高速集成電路和大規(guī)模集成電路，使儀器在小型化、耗電、可靠性等方面都發(fā)生了重大的變化。為適應(yīng)實際工作的需要,本次設(shè)計給出了一種較小規(guī)模和單片機(jī)(AT89C51)相結(jié)合的頻率計的設(shè)計方案,不但切實可行,而且體積小、設(shè)計簡單、成本低、精度高、可測頻帶寬，大大降低了設(shè)計成本和實現(xiàn)復(fù)雜度。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；AT89C51；頻率計；匯編語言第一章 引言數(shù)字頻率計的主要功能是測量周期信號的頻率。頻率是單位時間（ 1s ）內(nèi)信號發(fā)生周期變化的次數(shù)。數(shù)字頻率計首先必須獲得相對穩(wěn)定與準(zhǔn)確的時間，同時將被測信號轉(zhuǎn)換成幅度與波形均能被數(shù)字電路識別的脈沖信號，然后通過計數(shù)器計算這一段時間間隔內(nèi)的脈沖個數(shù)，將其換算后顯示出來。 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。它的基本功能是測量正弦信號，方波信號以及其他各種單位時間內(nèi)變化的物理量。數(shù)字頻率計的主要實現(xiàn)方法有直接式、鎖相式、直接數(shù)字式三種。鎖相式的優(yōu)點是相位同步自動控制，制作頻率高，功耗低，容易實現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化。隨著單片鎖相式數(shù)字頻率計的發(fā)展，鎖相式和數(shù)字式容易實現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化，性能也越來越好，已逐步成為兩種最為典型，用處最為廣泛的數(shù)字頻率計。 在電子測量領(lǐng)域中，頻率測量的精確度是最高的，可達(dá)10—10E13數(shù)量級。 由于大規(guī)模和超大規(guī)模數(shù)字集成電路技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)與單片機(jī)技術(shù)的結(jié)合，數(shù)字頻率計發(fā)展進(jìn)入了智能化和微型化的新階段。此外，還能測量電壓、電流、阻抗、功率和波形等。人們對頻率測量的范圍的追求是無止境的，在某些特殊的測試場合，要求頻率計的測量范圍足夠?qū)?，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，特別是高速芯片技術(shù)的發(fā)展，有些頻率計數(shù)器能夠直接測量。高精度和高分辨率。分辨率表明多么小的頻率變化可能在儀器上顯示出來。輸入靈敏度 輸入靈敏度是指在側(cè)頻范圍內(nèi)能保證正常工作的最小輸入電壓。數(shù)字頻率計作為一種電子測量儀器，其發(fā)展趨勢主要向以下三個方向發(fā)展。這樣的轉(zhuǎn)變使得頻率計的設(shè)計更趨于自動化、智能化。頻率計正是朝著這個方向發(fā)展。數(shù)字技術(shù)的不斷成熟，使得在一塊很小的板子上制作大規(guī)模、多功能的電子產(chǎn)品變得非常的容易、方便。以后的頻率計等測量儀器將在編程語言的不斷優(yōu)化下，數(shù)字技術(shù)的不斷完善下實現(xiàn)更多的功能。隨著計算機(jī)的普及，利用計算機(jī)做顯示和操作平臺的虛擬儀表，也越來越被廣泛運用。電子計數(shù)式的測頻方法主要有以下幾種：脈沖數(shù)定時測頻法（M法），脈沖周期測頻法（T法），脈沖數(shù)倍頻測頻法(AM法)，脈沖數(shù)分頻測頻法(AT法) ，脈沖平均周期測頻法(M/ T法)，多周期同步測頻法。其特點在于:測量方法簡單；測量精度與待測信號頻率和門控時間有關(guān) ,當(dāng)待測信號頻率較低時 ,誤差較大。這種方法測出的頻率是:Fx=Mo/Tx，此法的特點是低頻檢測時精度高 ,但當(dāng)高頻檢測時誤差較大。通過 A倍頻,把待測信號頻率放大A倍,以提高測量精度。精度比 M法高A倍 ,但控制電路比較復(fù)雜。由于T法測量時要求待測信號的周期不能太短 ,所以可通過A分頻使待測信號的周期擴(kuò)大A倍,所測頻率為:Fx=AMo/Tx，其特點是高頻測量精度比T法高A倍。 脈沖平均周期測頻法(M/T法):此法是在閘門時間 Tc內(nèi),同時用兩個計數(shù)器分別記錄待測信號的脈沖數(shù) Mx 和標(biāo)準(zhǔn)信號的脈沖數(shù)Mo 。 多周期同步測頻法:此法是由閘門時間Tc與同步門控時間Td共同控制計數(shù)器計數(shù)的一種測量方法,待測信號頻率與 M/ T法相同。1個字誤差,測量精度大大提高 ,且測量精度與待測信號的頻率無關(guān),達(dá)到了在整個測量頻段等精度測量。 方案一、傳統(tǒng)的頻率計。通道放大主門計數(shù)、鎖存、顯示電源門控晶體振蕩源分頻方案二、系統(tǒng)采用可編程邏輯器件(PLD，如ATV 2500)作為信號處理及系統(tǒng)控制核心，完成包括計數(shù)、門控、顯示等一系列工作。晶體產(chǎn)生的高頻信號由PLD進(jìn)行的多級分頻通道PLD計數(shù)及BCD譯碼顯 示方案三、采用頻率計模塊(如 ICM7216)構(gòu)成，特點是結(jié)構(gòu)簡單 ,量程可以自動切換。外部振蕩部分選用一塊高精度晶振體和兩個低溫系數(shù)電容構(gòu)成10MHz并聯(lián)振蕩電路。 ICM7216顯示晶 振模擬信號方案四、系統(tǒng)采用MCS51系列單片機(jī)AT89C51作為控制核心，門控信號由AT89C51內(nèi)部的計數(shù)定時器產(chǎn)生，由于單片機(jī)的計數(shù)頻率上限較低（12MHz晶振時約500KHz），所以需對高頻預(yù)測信號進(jìn)行硬件預(yù)分頻處理，AT89C51則完成運算、控制及顯示功能。脈沖形成電路分頻電路主 控AT89C51單片機(jī)LCD顯示閘門開關(guān)門控信號方案一采用的是中小規(guī)模數(shù)字集成電路，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)頻率的測量，但其功能擴(kuò)展不易實現(xiàn)，智能化程度也不高，不符合目前數(shù)字頻率計的發(fā)展要求。方案三的設(shè)計思路是非常簡單的，電路也不復(fù)雜，但由于它采用的是專用頻率計模塊設(shè)計,不符合我們的設(shè)計要求，所以就不予考慮了。采用一個LCD1602顯示器動態(tài)顯示6位數(shù)。由于本人水平有限，最后采用電子計數(shù)式測量方法中的脈沖定時測頻法，其具有精度高、測量范圍寬、顯示醒目直觀、測量迅速以及便于實現(xiàn)測量過程自動化等優(yōu)點。（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性價比高。（4）抗干擾性能強(qiáng)，可靠性高。（6）開發(fā)方便。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計所謂“頻率”，就是周期性信號在單位時間（1s）內(nèi)變化的次數(shù)。其中脈沖形成電路的作用是將被測信號變成脈沖信號，其重復(fù)頻率等于被測頻率fx。閘門電路由標(biāo)準(zhǔn)秒信號進(jìn)行控制，當(dāng)秒信號來到時，閘門開通，被測脈沖信號通過閘門送到計數(shù)譯碼顯示電路。由于計數(shù)器計得的脈沖數(shù)N是在1s時間內(nèi)的累計數(shù)，所以被測頻率fx=NHz。在測量過程中我們利用這兩個定時/計數(shù)器，其中T0用作定時，T1來計數(shù)外來脈沖數(shù)。先用定時/計數(shù)器T0制作一個50ms的定時器，定時時間到后將軟件計數(shù)器中值加一當(dāng)軟件計數(shù)器到20，就可以實現(xiàn)定時1s。該頻率計硬件較為簡單，但需要注意的是單片機(jī)所測量的電平信號必須是直流TTL信號，所以在測量前必須把非TTL信號轉(zhuǎn)化為TTL信號。放大整形電路的必要性：因為在單片機(jī)計數(shù)中只能對脈沖波進(jìn)行計數(shù)