1、論文題目：三頻段數字頻率計的設計研究摘 要本文介紹了頻率測量的基本原理，運用51單片機作為系統的主控部件，實現對信號頻率的測量和數據處理，在數碼管上直觀顯示被測信號的頻率。利用51單片機的內部分別兩個定時/計數器對信號的頻率進行計數和閘門定時。各個頻率段采用適合本段頻率的基于單片機的頻率測量方法。系統硬件電路結構構簡單，軟件設計容易，提高了信號頻率的測量精度。關鍵詞：頻率測量，單片機，整形，分頻，串口LED顯示Research and design on the three segment digital frequency meterAbstractThis paper introduces

2、 the basic principles of frequency measurement and use 51 single-chip microcomputer as the control system components, to achieve frequency measurement and data processing. It can display the frequency of the measured signal on the digital control technology. It use single-chip microcomputer 51 and t

3、wo of the internal timer / counter frequency of the signal timing and the gate count respectively. the frequency of single-chip microcomputer-based measurement method. It is simple in the hardware and the software ,and it increased the frequency of measurement accuracy.Keywords: Frequency measuremen

4、t, Microcontroller, Frequency division,Serial LED display目 錄1緒論11.1 課題的背景及意義11.2 課題的應用前景11.3未來發展方向展望12 頻率計的工作原理22.1數字頻率計概述22.2頻率測量基本原理22.3頻率測量基本方法3頻率測量法3周期測量法3多周期同步法42.4 測量方法引起誤差53 確定實驗方案53.1方案 153.2方案 253.4 方案比較及確定64 系統總體設計框圖64.1 主控電路單片機74.2信號處理電路8小信號放大電路8整形電路9分頻和選通電路104.3顯示電路的設計114.4電源穩壓電路的設計125系統

5、軟件設計135.1周期法測量子程序135.2多周期同步法測量145.3頻率法率量155.4顯示子程序166 結束語18致謝18參考文獻18附錄1 整體電路圖20附錄2 系統程序流程圖21附錄3 周期法子程序流程圖22附錄4 多周期同步法子程序流程圖23附錄5 測頻法子程序流程圖24附錄6 系統程序251緒論1.1 課題的背景及意義隨著科技的飛速發展，實現測量的數字化、自動化、智能化已成為各類儀器儀表設計的方向。在電子信息領域中經常需要測量脈沖周期、脈沖頻率等參數，頻率測量對生產過程監控有很重要的作用，可以發現系統運行中的異常情況，以便迅速做出處理。傳統的數字頻率計大多采用測頻法測量頻率，通常由

6、組合電路和時序電路等大量的硬件電路構成，在使用過程中存在電路結構復雜，產生比較大的延時，可靠性差、測量精度低、而且測量低頻信號時不宜直接采用，故障率高維護不易等問題。雖然使用邏輯分析儀和專門的頻率計可以很好地測量這些參數 ，但其價格昂貴。隨著單片機技術的不斷發展，用單片機通過軟件設計，采用適當的算法取代這部分電路，彌補上述不足，而且性能也將大有提高。在單片機上實現的頻率計，整個系統非常精簡，而且具有靈活的現場可更改性。在不更改硬件電路的基礎上，對系統進行各種改進還可以進一步提高系統的性能。該數字頻率計具有高速、精確、可靠、抗干擾性強和現場可編程等優點1。1.2 課題的應用前景在現代化的工業生產

7、、科學研究等領域中，頻率的測量是很普遍的。數字頻率信號便于遠距離傳輸，后續電路靈活，接口簡單，占用系統資源少等優點。所以在一些非快速過程的前向通道中多采用電壓/頻率的轉換來代替通常的A/D轉換。由于單片機內部含有穩定度較高的標準頻率源、定時計數器等硬件，能很方便地對外部信號或標準頻率信號進行計數 。系統可以具有更小的體積、更實用的功能及更便宜的價格。由于頻率所處頻段的不同，各個頻段要采用不同的方法才能達到精確的要求。本設計中的頻率按頻率的范圍把頻率測量為3個頻段，3個頻段的測量方法各不相同，以盡量減小測量過程中的誤差2。1.3 未來發展方向展望在電子測量中，頻率的測量精確度是最高的。利用計數法

8、測量頻率具有精確度高，測量迅速，使用方便，容易實現測量過程自動化等一系列優點。頻率信號抗干擾性強，并且容易遠距離傳輸，可以達到較高準確度的測量，所以在測控系統中，測頻方法的研究越來越受到重視。生產過程中許多物理量，例如溫度、壓力、流量、液位、PH值、速度、等均用傳感器轉換成信號頻率。單片機可以進行計數的邏輯控制以及數據存儲運算等。然后再把換頻率轉換成10進制數據在數碼管上顯示出來，從而達到更好的測量效果。在將來的測量技術中，利用單片機頻率測量將會廣泛應用到各種測量領域中。2 頻率計的工作原理2.1數字頻率計概述數字頻率計是計算機、通訊設備、音頻視頻等科研生產領域不可缺少的測量儀器。它是一種用十

9、進制數字顯示被測信號頻率的數字測量儀器。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變化的物理量。在進行模擬、數字電路的設計、安裝、調試過程中，由于其使用十進制數顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，經常要用到頻率計。本數字頻率計采用定時、計數的方法測量頻率，采用LED數碼管顯示所測量到的頻率數值。2.2頻率測量基本原理交變信號或脈沖信號的頻率是指在單位時間內由信號所產生的交變次數或脈沖個數，即 fx=N/T （1）測量方法如圖1所示：整形閘門計數譯碼顯示門控信號時基信號被測信號圖1 測量頻率原理可以看出測量fx必須將N或T兩個量之一作為閘門或基準，對另一個量進行測量。采用單片機，仍

10、采用上述測量原理，但標準閘門信號或標準時基信號可由單片機內的定時/計數器提供，只需采用簡單程序控制就可測得對應的F和T值3。51單片機片內有兩個定時和計數器，它們都有定時和事件計數的功能，可用于定時控制，延時，對外部事件計數和檢測等場合。MCS一51系列單片機中的兩個16位定時計數器T0和 T1可工作于定時或計數方式。當它們被設定為計數方式式，可分別累計由 T0和 T1端輸入的外部脈沖，即每輸入一個脈沖，計數器自動加 l。當它們被設定為定時方式時，可對機內 CPU送來的機器周期進行計數由于機器周期是穩定的，故能實現精確定時。因此只要讀出單位時間內被測脈沖的個數，就可知道被測脈沖的頻率；只要讀出

11、被測脈沖在一個周期內所累計的機器周期數，即可求出被測脈沖的周期，這樣通過T0或 T1工作于計數或定時方式，便能實現對被測信號頻率或周期的測量。2.3頻率測量基本方法測量頻率的方法一般分為無源測頻法、比較測頻法及電子計數法三種4。無源測頻法又可分為諧振法和電橋法，常用于頻率粗測，精度在1左右。比較法可分為拍頻法和差頻法，前者是利用兩個信號線性疊加以產生拍頻現象，再通過檢測零拍現象進行測頻，常用于低頻測量，誤差在零點幾Hz；后者則利用兩個非線性信號疊加來產生差頻現象，然后通過檢測零差現象進行測頻，常用于高頻測量，誤差在±20 Hz左右。以上方法在測量范圍和精度上都有一定的不足，而電子計數

12、法主要通過單片機進行控制。由于單片機的較強控制與運算功能，電子計數法的測量頻率范圍寬，精度高，易于實現測量范圍寬、顯示醒目直觀、測量迅速 ，以及便于實現測量過程自動化等一系列優點，下面主要講述電子測量法。 2.3.1頻率測量法測頻法：在一定的時間內直接對信號的邊沿觸發或者電平觸發進行計數，因為在一定的時間計數越多，相對的精度越高，所以它適合于對高頻信號的測量。測量方法如圖2所示，測量用公式就表示為：Fx=Nx/t （2）NXt時間閘門信號脈沖圖2測頻法2.3.2周期測量法在信號的頻率比較低的時候如果再利用測頻法，則精度會下降很多，這時候采用測周期的方法進行測量頻率。測試一般利用信號的一個周期作

13、為閘門信號。在這個周期內部，對單片機內部的脈沖計數，適合與對低頻信號的頻率測量。采用單片機內的一個定時/計數器，以單片機內的標準周期作為時基信號Ts，被測信號的周期作為時間閘門，由程序控制計數。當被測信號的在低頻段時應采用側周法測量，從而保證系統的測量精度。測量方法如圖3所示，公式表示為： Tx=NTs，fx=1/Tx=1/(NTs) （3）2.3.3多周期同步法多周期同步法頻率測量的原理：預置的時間和被測信號Tg同時輸入到脈沖同步電路，在脈沖同步電路輸出端得到一個與被測信號同步的閘門信號。閘門信號同時控制閘門(A)和閘門(B)的開啟和關閉。在相同的閘門開啟時間內，兩個計數器分別對標準信號和被

14、測信號進行計數5。測量時序圖如圖4所示，假設由計數器(A)計得的數為Ns，計數器(B)計得的數為Nx，則Ns=Tgfs （4）Nx=Tgfx (5)根據式(4)和式(5)可得：fx=(Nx/Ns)fs （6）根據上式，通過計算，便可得到被測信號的頻率值。測量方法如下圖5所示：信號周期計數脈沖TxN圖3 測周法預置閘門實際閘門被測信號時基脈沖NSNx圖4多周期同步法時序圖閘門(A)計數器(A)閘門(B)計數器(B)同步電路fsfxTg圖5多周期同步法測量法2.4 測量方法引起誤差無論用哪種方法進行頻率測量， 主要誤差源都是由于計數器只能進行整數計數而引起的±1誤差。（1）對于測周法有：

15、 （7）（2）對于測頻法有： （8）（3）對于多周期同步法，其誤差有 ： （9）由以上公式可看出，測周法在被測信號頻率較高時，誤差較大，因此測周法只適用于低頻測量；而測頻法，因而只適用于高頻測量。多周期同步法誤差只與基頻信號頻率和計數時間有關，與被測信號無關，測量精度大大提高，而且達到了在整個測頻段的等精度測量。以上3種方法在測量中應根據具體情況選擇。被測頻率較低時選用測周法；頻率較高時選用測頻法；頻率在中頻段時選用多周期同步法。 3 確定實驗方案3.1方案 1采用傳統的74系列數字集成電路組合成一個頻率測量儀器直接測頻。特點是在使用過程中存在電路就夠復雜，測量精度低，故障率高，維護不易等問題

16、。3.2方案 2采用專用的頻率計模塊例如ICM7216 ，構成頻率計。特點結構簡單 ，量程可以自動切換。由于這些芯片本身的工作頻率不高，從而限制了產品工作頻率的提高，遠不能達到在一些特殊場合需要測量很高頻率的要求，而且測量精度也受到芯片本身極大的限制，不方便應用于嵌入式系統。3.3方案3系統采用MCS51系列單片機作為控制核心，利用單片機內部的定時/計數器完成對信號頻率的測量。由于單片機的計數頻率上限由晶振決定，所以需對高頻被測信號進行硬件欲分頻處理，單片機則完成運算、控制及數據處理功能。由于使用了單片機，使整個系統具有極為靈活的可編程性，能方便地對系統進行功能擴展與改進。 3.4

17、方案比較及確定以上方案如遇到小信號時均需使用放大電路對信號進行放大。方案比較及選用依據：方案一使用的邏輯門電路太多，導致電路設計復雜，并且測量低頻信號時候誤差比較大。方案二由于使用專門的測量頻率芯片，只要稍加一些外圍電路就可以構成一個測頻儀，但是測量頻率的范圍受芯片本身的限制，價格也比較昂貴。方案三使用了比較流行的大眾化的單片機，運用單片機自帶的計數/定時就完成了測量頻率的功能，測頻的范圍可以根據實際需要加分頻電路。另外由于使用了功能較強的51單片機芯片，使本系統可以通過對軟件改進而擴展功能，提高測量精度。因此我們選擇采用方案三作為具體實施的方案。4 系統總體設計框圖 本設計由放大整形，分頻，

18、顯示電路和單片機外圍電路組成數字頻率計。 MCU信號輸入顯示電路放大整形分頻復位電路按鍵電路時鐘電路圖6數字頻率計設計框圖4.1 主控電路單片機本設計采用ATMEL公司生產的與80C51兼容的低功耗、高性能8位89C51單片機。51單片機內部有兩個16位定時/計數器，定時器T0和定時器T1，它們都有定時和事件計數的功能，可用于定時控制，延時，對外部事件計數和檢測等場合。其中T0由兩個8為特殊功能寄存器TH0和TL0構成，T1由TH1和TL1構成。每個定時器都可由軟件設置為定時工作方式或計數工作方式，這些功能都由特殊功能寄存器TMOD和TCON所控制。設置為定時工作方式時，定時器計數51單片機內

19、片內振蕩器輸入的經12分頻后的脈沖，每個機器周期使定時器的數值加1直到計滿溢出。設置為計數工作方式時，通過引腳T0(P3.4)和T1(P3.5)對外部脈沖信號計數。當輸入脈沖信號產生有1至0的下降沿時，定時器的值加1。在每個機器周期的S5P2期間采樣T0和T1引腳的輸入電瓶，若前一個周期采樣值為1，下一個機器周期采樣為0，則加1，此后的機器周期S3P1期間，新的數值裝入計數器。所以，故最高計數頻率為振蕩頻率的1/24。（1）定時器控制寄存器（TCON）TCON寄存器既參與中斷控制又參與定時控制。其中有關定時的控制位共有4位,其他四位另有其他的功能。表1TCON的寄存器位定義位符號TF1TR1T

20、F0TR0TF0和TF1 計數溢出標志位TR0和TR1 定時器運行控制位TRO（TR1）=0停止定時器/計數器工作TRO（TR1）=1啟動定時器/計數器工作TF功能：當計數器計數溢出（計滿）時，該位置“1”；使用查詢方式時，此位作狀態位供查詢，但應注意查詢有效后應以軟件方法及時將該位清“0”；使用中斷方式時，此位作中斷標志位，在轉向中斷服務程序時由硬件自動清“0”。（2）工作方式控制寄存器（TMOD）TMOD寄存器是一個專用寄存器，用于設定兩個定時器/計數器的工作方式。但TMOD寄存器不能位尋址，只能用字節傳送指令設置其內容。表2 TMOD的寄存器位定義位符號GATEC/M1M0GATEC/M

21、1M0它的低半字節定義定時器/計數器0，高半字節定義定時器/計數器1。GATE 門控位。GATE=O 以運行控制位TR啟動定時器。GATE=1 以外中斷請求信號（INT0或INT1）啟動定時器。C/ 定時方式或計數方式選擇位。C/=0 定時工作方式。C/=1 計數工作方式。M1M0 工作方式選擇。圖7 AT89C51的管腳排列T0，T1被安置在單片機的P3口，P3口具體引腳如下表1所示：表3 P3口的第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD (串行輸入口)P3.1TXD（串行輸出口）P3.2 (外部中斷0)P3.3（外部中斷1）P3.4T0（定時器0）P3.5T1（定時器1）P3.6（外部數據存

22、儲器寫選通）P3.7（外部數據存儲器都選通）4.2信號處理電路 4.2.1小信號放大電路此電路采用高速度寬頻帶運放OP37，并采用反饋電路不僅使放大倍數為10倍，并拓寬了頻帶，使測量頻率范圍更寬。圖中的R3，D8，D9是防止差模電壓過大的而設置的保護電路。圖8為由OP37構成的小信號放大電路：OP37的引腳圖如圖9所示：2腳：反相端電壓輸入，3腳：同相端電壓輸入，6腳：輸出端，V+，V-電源，NC，空腳。信號圖8 OP37運放組成的小信號放大電路圖9 OP37運放管腳圖4.2.2整形電路本電路用于完成不規則信號的整形，利用施密特觸發器將邊緣緩慢變化的周期性信號如正弦波，三角波或任意形狀的模擬信

23、號變換成同頻率的矩形脈沖。555 定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規模集成器件。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在4.5V16V 工作，輸出驅動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。 555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現施密特觸發器變換電路。因此本電路采用由555定時器構成一個施密特觸發器進行信號的整形，將輸入的非方波信號轉成單片機所能處理的TTL電平的信號，整形電路如圖10所示。施密特觸發器采用電位觸發方式，其狀態由輸入信號電位維持，能夠把變化緩慢的輸入信號整形成邊沿陡峭的矩形脈沖。門電路有一個閾值電壓，當輸入電壓

24、從低電平上升到閾值電壓或從高電平下降到閾值電壓時電路的狀態將發生變化。施密特觸發器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發器有兩個閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負向閾值電壓。在輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路狀態發生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓，在輸入信號從高電平下降到低電平的過程中使電路狀態發生變化的輸入電壓稱為負向閾值電壓。正向閾值電壓與負向閾值電壓之差稱為回差電壓。普通門電路的電壓傳輸特性曲線是單調的，施密特觸發器的電壓傳輸特性曲線則是滯回的。施密特觸發器最重要的特點是能夠把變化緩慢的輸入信號整形成邊沿陡峭的矩形脈沖，輸入的信號可用施密特觸發器整形后，獲得較理想的

25、矩形脈沖。同時，施密特觸發器還可利用其回差電壓來提高電路的抗干擾能力數字系統中。如果閾值輸入端的電壓小于VCC /3，則使輸出端高電平。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，使輸出為低電平。利用施密特觸發器的滯回特性，可以將不規則信號的波形整理為同頻率方波信號。例如輸入為波形為三角波，則通過555構成的整形電路就變為方波，如圖11所示。圖10 555定時器組成的施密特觸發器4.2.3分頻和選通電路 分頻電路采用了14位的二進制串行計數器CD4020實現100分頻和200分頻，使分頻點電路結構更加簡化。選通電路采用CMOS器件四輸入模擬開關CD4052實現自動轉換量程。模擬開關的選通線

26、由單片機兩個引腳控制，默認情況下不分頻。當需要測量的頻率超過500KHZ在50M之間，按下S2則選通128分頻，這時候可以測量在50MHZ一下的頻率；如果測量的頻率高于50MHZ，按下開關S3，選通256圖11 三角波整理為方波分頻，此刻可以測量100MHZ以下的頻率。如果需要測量更高的頻率則需要繼續分頻，修改一下單片機的程序即可實現要求。圖12分頻電路和程控選通電路CD4052為雙4選一的模擬開關，輸入：X0，X1，X2，X3和Y0，Y1，Y2，Y3。地址線AB，輸出X，Y。AB=00，X端輸出X0，Y端輸出Y0。AB=01，X端輸出X1，Y端輸出Y1。AB=10，X端輸出X2，Y端輸出Y2

27、。AB=11，X端輸出X3，Y端輸出Y3。4.3顯示電路的設計在單片機系統中，常用的顯示器有：發光二極管數碼管，簡稱LED；液晶顯示器，簡稱LCD。液晶顯示器價格較昂貴，并且操作復雜；LED數碼管具有低電壓、小電流條件下驅動發光，能與CMOS，TTL電路兼容發光響應時間極短，亮度高，體積小，重量輕，抗沖擊性能好，壽命長，使用壽命在10萬小時以上，成本低，因此采用數碼管顯示。本設計為了節約單片機P口的資源采用串口顯示，只使用單片機的兩個串行口，一個口用來當信號線，令一根用來當時鐘信號，這樣就可以完成顯示功能。從單片機串口輸出的信號先送到移位寄存器74LS164，由于移位脈沖的作用，使數據向右移位

28、，達到顯示的目的。移位寄存器74LS164還兼作數碼管的驅動，電路中的三只二級管D1-D3（IN4007）的作用是限流，防止數碼管過亮而影響使用時間，增加其使用壽命。顯示電路如下圖13所示。74LS164是一個帶有異步復位端的串行輸入，并行輸出移位寄存器，當復位端MR為低電平時無論其他輸入端處于什么電平，該移位寄存器都處于復位狀態，所有的輸出端Q0Q7都為低電平；當MR為高電平時，移位寄存器工作于移位狀態每有一個CP的上升沿到來時，Q0Q7各級寄存器的數據都依次向右移一位。 74LS164為TTL單向8 位移位寄存器，串行輸入，并行輸出。74LS164引腳定義如圖14所示。 引腳說明：（1）M

29、R (9腳) ：高電平有效，低電平時使所有輸出(Q0Q7)為低電平。（2）CP (8腳) ：上升延輸出移位，其余狀態保持。（3）A (1腳)， B(2腳)輸入：邏輯與關系，即全高為高，見低為低。圖13 數碼顯示電路圖14 74LS164引腳圖4.4電源穩壓電路的設計穩壓電路如圖15所示，220V市交流電經變壓器變壓，次級電壓降為12V。當交流電壓為上半周時，二極管D5、D6導通，D7與D4經受反向電壓，輸出為上正下負。當交流電壓為負半周時D4與D7導通，D5與D6經受為U2，輸出同樣為上正下負，這樣D4、D5與D6、D7交替導通。經過整流后的電壓在經過電容C3進行濾波，然后通過穩壓管W7805

30、輸出穩定的5V的直流電壓。7805為集成三端穩壓器，輸出+5V的直流電壓，輸出交流噪聲小，溫度溫定性好。圖15穩壓電源5系統軟件設計5.1周期法測量子程序對與較低頻率信號的測量，采用測周期法測量。將單片機內定時/計數器T0定為16位定時器，對內部機器周期計數。定時器的開關由程序根據P3.2口上的狀態進行控制，檢測下跳沿時候開T0計數，當緊接著的另一個下跳沿被檢測到時關T0計數器。T0中的計數值為Nx，則被測信號周期T=NxTS，T求倒數以后即為要測的頻率，Ts為單片機的機器周期。電路接口如圖16所示。89C51fxP3.2 (INT0) 圖16 周期測量法接口電路圖周期測量子程序如下：ZHOU

31、QIFA: MOV TMOD，#01H ;設置T0的工作模式1 MOV TL0，#00H ;T0計數器清零 MOV TH0，#00H LP0: JNB P3.2，LP0 ;為下降沿嗎？ LP1: JB P3.2 LP1 SETB TR0 ;開啟T0計數 LP2: JNB P3.2，LP2 ;為下降沿嗎？ LP3: JB P3.2，LP3 CLR TR0 ;停止計數 MOV 40H，TL0 ;存取數據 MOV 41H，TH0 RET5.2多周期同步法測量T0為16位定時器，T1為16位計數器，對內部機器周期計數。T0，T1分別受INT0和INT1（即D觸發器的Q端）控制。待測信號分別輸入至T1和

32、D觸發器的CLK端。開始測量時，將單片機P1.0口（即D觸發器的D端）置“1”。一般來說，P1.0口狀態改變時，fx正處于某一周期的高電平或低電平處，觸發器Q端的狀態不會立即改變，而是在下一個fx脈沖的上升沿到來時變為高電平，T0與T1才開始啟動，實現了二者的同步。在定時時刻到來后，將P1.0清零，但觸發器Q端仍將維持高電平狀態，直到下一下fx的脈沖上升沿到達。電路接口如圖17所示。tongbufa: MOV TOMD，#0D9H ; GATE打開，T1和T0受INT的控制 MOV TL0， #0B0H ;T0賦初值，T1清零 MOV TH0， #3CH MOV TL1， #00H MOV T

33、H1， #00H MOV IE， #88H ;開中斷 SETB TR0 SETB TR1 SETB P1.0 SJMP $ INT1: CLR P1.0 CLR TR1 CLR TR0 MOV 40H，TL1 ; 存入數據 MOV 41H，TH1 MOV 42H，TL0MOV 43H，TH0 RETI5.3頻率法率量將單片機內的兩個個定時/計數器分別定義：T0為定時器，T1計數器。被測脈沖由T1輸入。如果單片機晶振采用12MHZ，則單片機的機器周期為T=12/FOSC=1us，確認一個周期需要兩個高低電平的變化，計數器的最高計數頻率為晶振頻率的1/24，故被測頻率不應高于500KHZ（若需要檢

34、測更高的頻率可在輸入端加分頻器），采樣周期定為1S。具體方法：可將定時器T0內部的定時設為50ms，則定時器的初值設置為#3CB0，在程序中設置一個軟件計數器，初值為20，T0每產生一次定時中斷，在中斷處理程序中將軟件計數器減1，當該計數器減為零時，實現1秒鐘定時，此刻讀出T1中的計數值就為被測信號的頻率。采樣結束后，T1被清零，重新開始累計下一秒鐘內輸入脈沖的個數。電路接口如下圖18所示。圖17多周期同步法電路接口T1 89C51fx圖18 頻率測量法電路接口子程序的清單如下：pinlvfa: MOV R2， #20 ;20次中斷，20*50=1s MOV TMOD，#51H ;設置T1為計

35、數，T0為定時 MOV TL0， #0B0H ;T0定時器賦初值 MOV TH0， #3CH MOV TL1， #00H ;T1清零 MOV TH1， #00H SETB EA ;開啟總中斷 SETB ET0 SETB TR0 ;啟動T0開始定時 SETB TR1 ;啟動T1開始計數 loop20 : JB TF0，TIMER0 ;溢出則轉移 SJMP XX ;否則繼續查詢 TIMERO: MOV TL0， #0B0H ;重新給T0，T1賦值 MOV TH0， #3CH DJN R2，loop20 ;是否到20次，即一秒了？ CLR TR1 ;停止計數 CLR TR0 ;停止計時 CLR TF

36、0 ;清T0標志位 CLR TF1 ;清T1標志位 MOV R7， #40H MOV R7，TL1 ;T1測量的數值粗如40，41H INC R7 MOV R7， TH1 RET1 ;中斷返回5.4顯示子程序 顯示子程序的功能是取出顯示緩沖區中要顯示的數據，查出相應的七段字形碼，然后通過串行口發送一幀數據據，檢查8位LED數據發送完否?如沒完繼續取數據、查字形碼和發送，一直到數據發送完為止。子程序的流程圖如下圖19，顯示子程序的清單如下：DISPLAY: MOV SCON，#00H ;設置串口的工作模式 MOV R0，#40H ;取緩沖指針 MOV R1，#79H ;余數數據指針 MOV R7

37、，#8 ;設置顯示8個數碼管SZZH: MOV A，R0 ;取出顯示的數據 INC R0 MOV B， #10H DIV AB MOV R1， B INC R1 MOV R1， A INC R1 DJNZ R7，SZZH ;8個數碼管掃描完了 MOV R1， #79H MOV R6， #7 MOV DPTR，#TAB ;采用查表法顯示 BK: MOV A，R1 MOVC A，A+DPTR MOV SBUF，A ;啟動串口發送數據 JNB TI，$ ;一幀數據是否發送完畢 CLR TI ;送完，清除中斷 INC R1 ;下一幀數據 DJNZ R6，BK ;全部發送完了嗎？ RET TAB: DB

38、 11H，0D7H，32H，92H ，0D4H，98H，18H，0D3H，10H，90H ;字型碼 顯示子程序設置串口模式取出要顯示的數據查字型碼表啟動串行口，發送一幀數據數據發送完畢返回NY圖19 串口子程序流程圖6 結束語對于一般的小信號均需要進行放大，然后采用施密特觸發器整形，限幅使被測信號成為標準的方波信號，即可送到上述設計的電路進行頻率或周期的測量。本電路的測量頻率對于500HZ以下的信號最好采用周期測量法，高于5KHZ可采用頻率測量法，中間段的可采用多周期同步法測量。分段測量不同頻率段采用最佳的方法測量以達到較小的誤差。本電路還設計有分頻電路用來擴展測量頻率的范圍。理論上可以測無限

39、高的頻率，只要被測的頻率分頻到小于500KHZ的頻率送入單片機進行測量，然后進行數據處理，即可測出實際的頻率。致謝幾個月的時間匆匆而過，在這即將離開學校的時刻，不禁讓我想起了這五年來學校對我的照顧和關懷。在這里我首先要感謝母校河南科技學院！感謝河南科技學院為我提供一個學習深造的機會。感謝機電學院曾經給予我關懷、教育和培養的各位老師，感謝同學們對我的幫助與鼓勵。 在論文即將完成之際，我要衷心感謝我的指導老師，本設計自始至終都是在指導老師的悉心指導下完成的。從論文的選題、方案論證、開題、研究工作的開展、關鍵問題的解決、論文的撰寫乃至修改，每一環節都凝聚著恩師的心血，老師為我提供了很多寶貴的意見，避

40、免讓我少走了許多彎路。指導老師嚴謹的教學態度、淵博的知識、對學生誨人不倦的指導與幫助，不僅使我順利的完成了畢業設計，也使我們具備了從事科研工作的一些基本技能，為以后的工作奠定了堅實的基礎，令我受益匪淺，是難得的良師益友。同時其他老師和同學的大力支持和協助，在此一并表示衷心的感謝。在整個設計過程中，他們也為我提供了不少幫助，幫我解決了很多困難，使我的論文得以順利完成。參考文獻1李朝青.單片機原理及接口技術M .北京：北京航空航天出版社，2005.102楊將新，李華軍.單片機程序及應用從基礎到實踐M .北京：電子工業出版社，2006.9 3張剛毅，彭喜元，董繼成.單片機原理及應用M .北京：高等教

41、育出社，2006.14何立民.單片機應用技術選編M .北京：北京航空航天大學出版社，2000.85李光飛，樓苗然.51系列單片機M .北京：北京航空航天大學出版社，20036謝自美.電子線路設計·實驗·測試M .武漢：華中理工大學出版社，20027陳永甫.電子電路智能化設計M .北京：電子工業出版，2002.88康華光.電子技術基礎(第四版) M .北京：高等教育出版社，19999竇振中.單片機外圍器件實用手冊(存儲器分冊) M .北京：北京航空航天大學出版社，199810李光飛，樓然苗.單片機課程設計實例指導M .北京：北京航空航天大學出版社，200411程遠楚.單片機智

42、能頻率信號裝置J .自動化與儀器儀表，2001，1(6)：373812操長茂，殷海兵.基于單片機多功能頻率計J .電子測量技術，2003，5(1)：203013陳曉榮，紅全.基于單片機的測量頻率的幾種適用方法J .工業儀表與自動化裝置，2003，52(1)：404214劉志剛，王小志.用單片機實現分頻段測量信號頻率J .江蘇電器，2008，32(8)：737515楊勇.基于單片機的智能頻率計的系統研究J .西安郵電學院院報，2003，15(7)：131616赫建國，劉立新.基于單片機的頻率計設計J .現代電子技術，2003，42(9)：7273附錄1 整體電路圖附錄2 系統程序流程圖系統初始化

43、頻段搜索低頻段中頻段高頻段測周法多周期同步法測頻法超高頻Y數據處理數據處理數據處理顯示返回分頻附錄3 周期法子程序流程圖附錄4 多周期同步法子程序流程圖附錄5 測頻法子程序流程圖初始化等被測信號輸入T0定時，T1計數定時時間1S到？T0,T1停止存T1數據NNYY返回附錄6 系統程序 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMPINT0 ORG000BH AJMPTIMER0 ORG0013H AJMPINT1 ORG 001BH AJMP TIMER1 MAIN: MOV SP,#40H ACALL CHUSHIHUALP11: ACALL INT0 ACALL BCD ACALL DISPLAY SJMP LP11CHUSHIHUA :