基于单片机的等精度频率计设计

毕 业 论 文（设 计）

题 目 基于单片机的频率计设计 英文题目 The design of frequency meter

based on single chip

院 系 专 业 姓 名 年 级 指导教师

年 月

- 1 -

摘 要

频率计，也称为频率表或电子计数器。它不仅是电子测量和仪表专业领域中测量频率与周期、测量频率比和进行计数、测时的重要仪器，而且要比示波器测频更方便、经济得多，特别是现代电子计数器产品与组件和具有多种测量功能的数字频率计，已广泛应用于计算机系统、通讯广播设备、生产过程自动化测控装置、带有LED、LCD数字显示单元的多种仪表以及诸多的科学技术领域。可以

1

摘 要

近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此越来越广泛地应用各个领域.

本文的频率计系统是以单片机（AT89C51）为核心，利用AT89C51单片机的T0和T1的定时计数功能来完成对输入的信号进行频率计数，由时基集成电路NE555P、四位共阴极数码管等元器件以及C语言程序组成。具体介绍应用Proteus的ISIS软件进行单片机系统的频率设计与仿真的实现方法,以及Keil软件的编译与应用。该方法既能准确验证所设计的系统是否满足技术要求,又能提高系统设计的效率和质量,降低开发成本,具有推广价值。

关键词：AT89C51 NE555 频率计

2

1.1 频率计数器概述

（1）简介

频率计数器是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号，方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直

等精度频率计

作者：孙林军 杨招弟 任战涛 指导老师：冯杰

（黄冈师等。测频模块的片外输入采

作者：孙林军 杨招弟 任战涛 指导老师：冯杰

（黄冈师范学院 物理科学于技术学院 孙林军 杨招弟 任战涛 黄冈 438000）

摘要：本设计以单片机和FPGA构成的最小系统为核心,以89C52单片机作为控

制中心，汇编语言编程。FPGA 主芯片是Altera 公司的Cyclone 系列的EP1C6Q240C8，VHDL语言编程， 内设双向口，等精度测频模块，键盘编码扫描

模块等。测频模块的片外输入采

作者：孙林军 杨招弟 任战涛 指导老师：冯杰

（黄冈师范学院 物理科学于技术学院 孙林军 杨招弟 任战涛 黄冈 438000）

摘要：本设计以单片机和FPGA构成的最小系统为核心,以89C52单片机作为控

制中心，汇编语言编程。FPGA 主芯片是Altera 公司的Cyclone 系列的EP1C6Q240C8，VHDL语言编程， 内设双向口，等精度测频模块，键盘编码扫描

模块等。测频模块的片外输入采

作者：孙林军 杨招弟 任战涛 指导老师：冯杰

（黄冈师范学院 物理科学于技术学院 孙林军 杨招弟 任战涛 黄冈 438000）

摘要：本设计以单片机

单片机课程设计

题 目专业班级院 （系）完成时间基于单片机简易的频率计 11级电子科学与技术2班 电气工程 年 1月 9日

2015

单片机课程设计任务书

一、设计题目 基于单片机简易的频率计 二、设计任务与要求

1.本品主要由信号输入、放大整形、分频、单片机控制模块、驱动显示电路等组成

2.设计过程中，频率计采用外部10分频，以便测量1Hz～1MHz的信号频率，并且实现量程自动切换。

三、参考文献

[1] 吴钟珍.最新实用电子电工技术手册.徐氏基金会出版社 2010,23(3):97~98

[2] 深圳市中源单片机发展有限公司 STC89C52

[3] 张友德.单片微型机原理、应用和实验. 复旦大学出版社 2009.342~344 [4] 陈大钦.电子技术基础.（第二版）高等教育出版社 2009,13:25~26 [5] 曾建唐.电工电子基础实践设计.机械工业出版社 2007,10(4)：278~280 [6] 马淑华.单片机原理与接口技术.北京邮电大学出版社 2004.49~77.

四、设计时间

月 至 年月

指导教师签名：

年 月 日

目 录

1 总体方

题目：基于单片机数字频率计的设计

学生姓名：李旭

学号：200752050202

班级:测控07-02

专业：测控技术与仪器

指导教师：刘晖

2011年6月

基于单片机数字频率计的设计

学生姓名：李旭

学号：200752050202

班级：测控07-02

所在院系：汽车与机械工程学院

指导教师：刘晖

完成日期：2011年6月7日

毕业设计（论文）任务书

汽车与机械工程学院测控技术与仪器专业07-02班题目基于单片机数字频率计的设计

任务起止日期：2011年3月6日~2011年6月18日

学生姓名李旭学号200752050202

指导教师刘晖

教研室主任2010年12月20日审查院长2010年12月20日批准

一、毕业设计（论文）任务

课题内容

（1）通过毕业设计，培养独立查阅文献资料和独立进行科研工作的能力。

（2）阅读相关教材、论文和资料，熟悉基于单片机数字频率计的设计方法和软件编程要求。

（3）完成基于单片机数字频率计硬件设计，包括单片机主控电路、预处理电路、单片机口电路、显示电路等。

（4）编写并调试相应软件，主要包括主程序、数字转换程序、显示程序等。

（5）完成检测仪软件调试和系统调试。

课题任务要求

第4-5周:开题，熟悉所做课题的基本内容，查阅参考文献，收集相应资料，熟悉单片机的硬件设

论文题目 文献综述： 频率是电子技术领域的一个基本参数，同时也是一个非常重要的参数，因此，频率测量已成为电子测量领域最基本最重要的测量之一。 随着科学技术的不断发展提高，人们对科技产品的要求也相应的提高，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，

摘 要

随着电子信息产业的不断发展，信号频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计通常是用很多的逻辑电路和时序电路来实现的，这种电路一般运行缓慢，而且测量频率的范围比较小。考虑到上述问题，本论文设计一个基于单片机技术的数字频率计。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。

关键字：单片机，频率计，测量

I

目录

第1章 第2章

引言 ................................................................................................................. 1 方案论证 ......................................................................................................... 2

2.1 数字频率计设计的几种方案

简易频率计的设计

中 文 摘 要

频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。频率计主要是由信号输入和放大电路、单片机模块、分频模块及显示电路模块组成。AT89S52单片机是频率计的控制核心，来完成它待测信号的计数，译码，显示以及对分频比的控制。利用它内部的定时/计数器完成待测信号频率的测量。

在整个设计过程中，所制作的频率计采用外部分频，实现10Hz~2MHz的频率测量，而且可以实现量程自动切换流程。以AT89S52单片机为核心，通过单片机内部定时/计数器的门控时间，方便对频率计的测量。其待测频率值使用四位共阳极数码管显示，并可以自动切换量程，单位分别由红、黄、绿3个LED指示。本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计，具有测量准确度高，响应速度快，体积小等优点。

关键词：频率计；单片机；计数器；量程自动切换

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目录

第一章 前言 .............................................................................. 1 1.1频率计概述 ................................................................

基于单片机的数字频率计的设计

【摘要】

本设计以AT89S52单片机为核心充分利用硬件资源设计的一种频率计，该频率计首先将被测信号放大整形处理，变成满足单片机I/O口接受的TTL/ CMOS 兼容信号从单片机的T1输入口输入直接累加脉冲数，将单片机内部定时器定时为1S，这时累加的脉冲数即为被测信号的频率。最后经单片机处理送至lcd液晶显示屏显示。

引言???????????????????????????????????4 1.系统概述????????????????????????????????5

1.1数字频率计概述????????????????????????????5 1.2频率测量仪的设计思路与频率的计算 ????????????????????5 1.3基本设计原理 ????????????????????????????5

2.数字频率计（低频）的硬件结构设计????????????????????5

2.1 系统硬件的构成 ???????????????????????????5 2.2 AT89S52单片机及其引脚说明 ??????????????????????6 2.3 信号调理及放大整形模块 ???

基于单片机的数字频率计的设计

【摘要】

本设计以AT89S52单片机为核心充分利用硬件资源设计的一种频率计，该频率计首先将被测信号放大整形处理，变成满足单片机I/O口接受的TTL/ CMOS 兼容信号从单片机的T1输入口输入直接累加脉冲数，将单片机内部定时器定时为1S，这时累加的脉冲数即为被测信号的频率。最后经单片机处理送至lcd液晶显示屏显示。

引言???????????????????????????????????4 1.系统概述????????????????????????????????5

1.1数字频率计概述????????????????????????????5 1.2频率测量仪的设计思路与频率的计算 ????????????????????5 1.3基本设计原理 ????????????????????????????5

2.数字频率计（低频）的硬件结构设计????????????????????5

2.1 系统硬件的构成 ???????????????????????????5 2.2 AT89S52单片机及其引脚说明 ??????????????????????6 2.3 信号调理及放大整形模块 ???