基于单片机的数字频率计的设计与实现摘要随着电子信息产业的发展，信号作为其最基础的元素，其频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要，而且需要测频的范围也越来越宽。
传统的频率计通常采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，产品不但体积较大，运行速度慢，而且测量范围低，精度低。
因此，随着对频率测量的要求的提高，传统的测频的方法在实际应用中已不能满足要求。
因此我们需要寻找一种新的测频的方法。
随着单片机技术的发展和成熟，用单片机来做为一个电路系统的控制电路逐渐显示出其无与伦比的优越性。
本文阐述了以AT89C51单片机为控制器件的频率测量方法，并用汇编语言进行设计，采用单片机智能控制，结合外围电子电路，用以实现高低信号频率的测量。
本文设计的是一个简易数字频率计，被测信号可以是正弦波、三角波、方波。
首先，我们把待测信号经过放大整形；然后把信号送入单片机的定时计数器里进行计数，获得频率值；最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示。
本文从频率计的原理出发，介绍了基于单片机的数字频率计的设计方案，选择了实现系统得各种电路元器件，并对硬件电路进行了仿真。
关键词单片机；频率计；测量Design and implementation of Digital FrequencyMeter Based on Single Chip MircrocomputeAbstractAlong with the development of electronic information industry, signal as the basic elements, the frequency measurement in scientific research and practical application is increasingly important, but also need the scope of frequency measurement is becoming more and more wide. The traditional frequency plan usually adopts combinational circuits and the sequential circuits of the hardware circuit structure, product not only large size, speed is slow, and measuring range, and low accuracy of low. Therefore, as for frequency measurement requirements, the traditional method of frequency measurement in practical application already cannot satisfy requirements. Therefore, we need to find a new measuring method of frequency. Along with the development of technology and mature, use a singleship as a circuit system of control circuit shown its incomparable advantages.In this paper, with AT89C51 microcontroller to control the frequency of measurement devices and assembly language design, intelligent control using single chip, combined with the external electronic circuit, can be high and low frequency measurements. This paper designs a simple digital frequency, the measured signal can be sine wave , square wave. Firstly, the rectangular pulse, which the measured signal is amplified and reshaped, is used as control throttle valve. Then, the frequency counter counts the number of the periods using the internal timer/counter of signal is chip so as to gain the frequency value of measured signal. Finally, the frequency value of measured signal is displayed through static display circuits.From the analysis of theory, and introduces the digital frequency plan based on single chip design, selection of the system, and have all kinds of circuit components of hardware circuit simulaion.Keywords Micor- computer；Frequency；Measure目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (5)1.1 课题背景 (5)1.2 单片机的发展及特点 (5)1.3 频率计的基础知识 (5)1.4 论文研究内容 (6)第2章单片机简介及方案论证 (7)2.1 AT89C51单片机简介 (7)2.1.1 单片机及其引脚说明 (7)2.1.2 AT89C51的定时/计数器原理 (9)2.1.3 定时/计数器的工作模式 (10)2.1.4 定时／计数器的特殊功能控制寄存器 (10)2.1.5 定时／计数器(T0,T1)的控制寄存器 (11)2.2 数字频率计设计的几种方案 (12)2.3 几种方案的优劣讨论 (12)2.4 本次设计采用的方案 (13)2.5 本章小结 (13)第3章系统硬件设计 (14)3.1 数字频率计工作原理及结构框图 (14)3.1.1 一般数字式频率计的原理 (14)3.1.2 基于单片机的数字频率计原理 (14)3.2 电路原理图 (15)3.3 放大整形电路 (15)3.3.1 放大整形电路的必要性 (15)3.3.2 放大整形电路的原理 (15)3.4 分频电路 (19)3.4.1 分频电路介绍 (19)3.5 四选一电路 (20)3.6 显示电路 (21)3.6.1 显示原理 (21)3.6.2 显示电路图 (23)3.7 本章小结 (24)第4章系统软件设计 (25)4.1 软件流程图 (25)4.2 测频软件实现原理 (25)4.3 几个重要的分程序 (26)4.4 本章小结 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录A (31)附录B (37)附录C (43)附录D (44)第1章绪论1.1课题背景在电子技术中,频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关，,因此频率计在教学、科研、测量仪器、工业控制等方面都有较广泛的应用。
测量频率的方法[1]有多种，其中电子计数测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速以及便于实现测量自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。
本设计就是用计数的方法,以单片机AT89C51为控制核心，充分利用其软硬件资源，设计并制作了频率计的计数、显示部分。
1.2单片机的发展及特点单片机的发展历史并不长，从1971年微处理器研制成功后，不久便产生了单片机。
纵观其发展过程，主要分为三个阶段。
第一阶段为单片机发展的初级阶段；第二阶段为高性能单片机发展阶段；第三阶段为16位单片机的推出和8位单片机继续提高性能的阶段。
单片机的应用已经渗透到工业、农业、商业、交通运输、教学科研以及人们的日常生活等各个领域中，成为现代社会生活的重要支柱，发挥着极其重要的作用，并取得了极为可观的效益。
1.3频率计的基础知识频率计数器是一种基础测量仪器，它能测量各种信号的频率。
到目前为止已有30多年的发展史。
早期，设计师们追求的目标主要是扩展测量范围，再加上提高测量精度、稳定度等，这些也是人们衡量频率计数器的技术水平，决定频率计数器价格高低的主要依据。
目前这些基本技术日臻完善，成熟。
应用现代技术可以轻松地将频率计数器的测频上限扩展到微波频段。
随着科学技术的发展，用户对频率计数器也提出了新的要求。
对于低档产品要求使用操作方便，量程（足够）宽，可靠性高，价格低。
而对于中高档产品，则要求有高分辨率，高精度，高稳定度，高测量速率；除通常通用计数器所具有的功能外，还要有数据处理功能，统计分析功能，时域分析功能等等，或者包含电压测量等其他功能。
这些要求有的已经实现或者部分实现，但要真正完美的实现这些目标，对于生产厂家来说，还有许多工作要做，而不是表面看来似乎发展到头了。
在测试通讯、微波器件或产品时，常常需要测量频率，通常这些都是较复杂的信号，如含有复杂频率成分、调制的或含有未知频率分量的、频率固定的或变化的、纯净的或叠加有干扰的等等。
为了能正确地测量不同类型的信号，必须了解待测信号特性和各种频率测量仪器的性能。
微波计数器一般使用类型频谱分析仪的分频或混频电路，另外还包含多个时间基准、合成器、中频放大器等。
仪器的频率测量准确度取决于时基。
大多数仪器使用的10MHz参考振荡器具有10-7或10-8的频率准确度和稳定度。
高分辨率比高精度更容易实现，因为增加显示位数比制造更稳定的振荡参考源要容易的多。
为了提高仪器的测量准确度和稳定度，可以购买一个具有小型恒温槽的参考振荡器作为时间基准。
好的恒温槽温度可以稳定到零点几度，这样就可以保证在外部温度变化时振荡器的频率变化相当小。
当然，仪器的固有准确度取决于制造的精度以及校准实验室对时基振荡器的校正；准确度主要取决于晶振的热稳定性，而与老化关系不大。
通过使用铯束频率标准或GPS信号作为一个参考频率源送入整个系统的所有仪器，可最大限度地提高频率测量准确度，这样在测量仪器中就不需要有精确的时基而可以达到10-12到10-14的频率测量准确度，也就是说，可以达到比仪器最高分辨率高得多的频率测量准确度。