目 录
前言 2
第1章 绪论 3
第1.1节 频率测量方法概述 3
第1.2节 数字频率计种类 3
1.2.1. 采用中小规模数字集成电路 3
1.2.2. 采用现场可编程门阵列 4
1.2.3. 采用单片机 4
第1.3节 数字频率计的发展趋势 4
第2章 设计方案论证 6
第2.1节 设计方案 6
第2.2节 方案论证及选用依据 7
第2.3节 频率测量 8
2.3.1. 频率测量原理 8
2.3.2. 直接测频法 8
2.3.3. 测周期法 9
第3章 系统设计 10
第3.1节 硬件设计 10
3.1.1. 信号预处理电路 10
3.1.2. 单片机AT89C52 13
3.1.3. 测量数据显示电路 13
3.1.4. 电源电路 15
第3.2节 硬件电路工作过程 16
3.2.1. 直接测频法的工作流程 17
3.2.2. 测周期法的工作流程 18
第3.3节 软件设计 19
3.3.1. 信号频率测量模块 19
3.3.2. 信号周期测量模块 20
3.3.3. 定时器中断服务模块 21
3.3.4. 多进制二进制数转换为BCD码模块 22
3.3.5. 浮点数格式化模块、浮点数算术运算模块、浮点数到BCD 码转换模块 22
3.3.6. LED动态显示模块 22
第4章 系统仿真 24
第4.1节 软件调试 24
第4.2节 测试数据及分析 24
结论 26
参考文献 27
致谢 28
附录 29
附录1：硬件原理图 29
附录2：proteus仿真图 30
附录3: 数字频率计部分程序 30 摘要：众所周知，数字频率计在电子技术中已经扮演着一个重要的角色，因此数字频率计是一种最基本的测量仪器。它被广泛应用于航天、电子、测控等领域，许多测量方案和测量结果都与频率有着十分密切的关系。因此频率的测量在电子产品的研究与生产中显得尤为重要。本文提出设计数字频率计的多种方案，重点介绍以单片机AT89C52为控制核心，实现频率测量的数字频率计设计。
测频的基本原理是采用在高频段直接测频法，在低频段测周期法的设计思路；硬件部分由放大电路、波形变换和整形电路、闸门时基控制电路、分频电路、单片机和数据显示电路以及电源电路组成；软件部分由信号频率测量模块、周期测量模块、定时器中断服务模块、数据显示模块等功能模块实现。设计的频率计测量范围能够达到1MHZ，满足所要求的频率范围，测量精度较高。
关键词：数字频率计； AT89C52；频率测量；周期测量
前言
随着科学技术的发展和人民物质生活的提高，人们对科技产品的要求已不仅仅停留在模拟器件时代，数字化的电子产品越来越受到欢迎。频率计作为比较常用和实用的电子测量仪器，广泛应用于科研机构、学校、家庭等场合，因此它的重要性和普遍性勿庸质疑。数字频率计具有体积小、携带方便；功能完善、测量精度高等优点，因此在以后的时间里，必将有着更加广阔的发展空间和应用价值。比如：将数字频率计稍作改进，就可制成既可测频率，又能测周期、占空比、脉宽等功能的多用途数字测量仪器。将数字频率计和其他电子测量仪器结合起来，制成各种智能仪器仪表，应用于航空航天等科研场所，对各种频率参数进行计量；应用在高端电子产品上，对其中的频率参数进行测量；应用在机械器件上，对机器振动产生的噪声频率进行监控等等。研究数字频率计的设计和开发，有助于频率计功能的不断改进、性价比的提高和实用性的加强。以前的频率计大多采用TTL数字电路设计而成，其电路复杂、耗电多、体积大、成本高。随后大规模专用IC（集成电路）出现，如ICM7216，ICM7226频率计专用IC，使得频率计开发设计变得简单，但由于价格较高，因此利用IC设计数字频率计的较少。现在，单片机技术发展非常迅速，采用单片机来实现数字频率计的开发设计，实现频率的测量，不但测量准确，精度高，而且误差也很小。相对于采用纯硬件方式组成传统的数字频率计（集成电路用量较大，因而产品体积功耗都较大，生产成本高，产品定型后不能升级），采用单片机和相关可编程智能集成器件制成的现代数字频率计方式情况就不同了，单片机的内核CPU可以完成多项工作如计数、读入、译码、驱动和时基的产生等。和纯硬件方式比，它减少了很大一部分的集成电路的用量，还可以加入许多的智能操作，这更是纯硬件方式所望尘莫及的。在这里，将完成一种基于单片机AT89C52的数字频率计的设计。它所要实现的是对1Hz——1MHz的频率的测量，其中测量误差小于0.5%。在整个测量过程中，使用了低频测量周期，高频直接测频的方法，并通过单片机和外围硬件电路来实现功能。
第1章 绪论
第1.1节 频率测量方法概述
(1)、 脉冲数定时测频法
记录在确定时间里待测信号的脉冲个数。其特点是测量方法简单，但测量精度与待测信号频率以及门控时间有关，当待测信号频率较低时，误差较大。
(2)、 脉冲周期测频法
在待测信号的一个周期里记录标准频率信号变化次数。这种方法低频检测时精度高，但高频检测时误差较大。
(3)、 脉冲数倍频测频法
此法是为克服脉冲数定时测频法在低频测量时精度不高的缺陷发展起来的。通过倍频，把待测信号频率放大，以提高测量精度。其特点是待测信号脉冲间隔减小，间隔误差降低，低频测量精度比脉冲数定时测频法高，但控制电路较复杂。
(4)、 脉冲数分频测频法
此法是为了提高脉冲周期测频法高频测量时的精度而发展起来的。由于脉冲周期测频法测量时要求待测信号的周期不能太短，所以可通过分频使待测信号的周期扩大。其特点是高频测量精度比脉冲周期测频法高，但控制电路也较复杂。
(5)、 脉冲平均周期测频法
此法是在闸门时间内，同时用两个计数器分别记录待测信号的脉冲数和标准信号的脉冲数，再利用数学计算得出待测信号频率。其特点是在测高频时精度较高，但在测低频时精度较低。
(6)、 多周期同步测频法
由闸门时间与同步门控时间共同控制计数器计数的一种测量方法。此法的优点是闸门时间与被测信号同步，消除了对被测信号计数产生的±1个误差，测量精度大大提高，且测量精度与待测信号的频率无关，实现了在整个测量频段等精度测量。
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