基于单片机及Dev-C++编译软件数字频率计的设计
摘要：现代社会正步入网络时代，计算机与电子技术被人类疯狂的研究并开发，这时就会有各种各样的数值需要被测量与计算，而频率正是其中最为基本的参数之一，因此数字频率计应运而生，成为人类生产发展不可或缺的技术之一。
数字频率计是现代电子技术与测量技术结合的最有效证明之一，它代表了现代人类的智慧与创新。数字频率计 大致可以分为输入电路，放大电路，整形电路，分频电路，显示电路等。借助单片机技术，当外部信号进入输入电路，经过放大整形，并且分频之后送入定时/计数器技术，得出信号脉冲的个数。然后经过显示模块得出技术数据。
在设计过程中我们使用Protel，AD等绘图软件绘制出数字频率计的硬件电路原理图，用Dev-C++编译工具编写了部分软件设计代码。最后则是用Office办公软件编写出了此次论文的主体部分。
关键词：频率；信号；计数器；单片机
The Design of A Digital Displayed Frequency Counter
Abstract: The modern society is entering the network age, the computer and the electronic technology has been frantically researched and developed by the human, then there will be a variety of numerical values to be measured and calculated, and the frequency is one of the most basic parameters. Therefore, digital frequency meter emerged as the times require, and has become one of the indispensable technologies for the development of human production. Digital frequency meter is one of the most effective proof of the combination of modern electronic technology and measurement technology. It represents the wisdom and innovation of modern human beings. Digital frequency meter can be divided into input circuit, amplifier circuit, shaping circuit, frequency division circuit, display circuit and so on. With the help of single-chip microcomputer technology, when the external signal enters the input circuit, after amplification and shaping, and the frequency division into the timing / counter technology, the number of signal pulses can be obtained. Then through the display module to get the technical data. In the design process, we draw the hardware circuit schematic diagram of the digital frequency meter with the drawing software such as Protel,AD, and use the Dev-C compiler to compile some software design codes. Finally, Office office software is used to write the main part of this paper.。
Key words: Frequency；Signal；Counter；Single chip microcomputer
目录
第一章 绪论 4
1.1 课题背景、目的、意义及技术要求 4
1.1.1 课题的背景 4
1.1.2 课题的目的和意义 5
1.1.3 技术要求 5
1.2 频率计的国内外发展状况 5
1.3 频率计设计的指导思想 6
第二章 频率计总体方案的设计 7
2.1 频率计的设计方案选择 7
2.2 频率的测量方法 7
2.2.1 测量方法的实现 7
2.2.2 信号周期的计算 8
2.2.3 信号频率的计算 8
2.2.4 显示 9
2.3 频率计总体设计 10
第三章 硬件部分设计简介 11
3.1 硬件部分总体设计 11
3.2 前置整形电路 11
3.3 分频器模块 14
3.4 数据选择器 15
3.4.1 计数模块 17
3.5 时基门控模块 17
3.6 单片机复位电路 18
3.7 显示模块 20
第四章 数字频率计软件设计 25
4.1 数字频率计软件部分的总体设计 25
4.2 测频方法 26
4.3 闸门的设计 27
4.4 延时部分程序的详细设计 27
4.5 显示部分设计 30
4.6 LED显示 31
总结与展望 33
致 谢 35
参考文献 36
第一章 绪论
1.1 课题背景、目的、意义及技术要求
1.1.1 课题的背景
在现代生产生活中我们都会大量运用到电子测量，于是数字频率计便应运而生，数字频率计在我们的生产生活中运用的十分广泛。计算机技术的飞速发展使得将计算机技术运用到测量领域是科技发展必然趋势， 传统的测量已经发生天大的改变，我们所运用的测量器件都已经正常的和计算机技术相互兼容，相互结合，测量技术已经开始由现实向虚拟，人工向智能发生重大转变。 数字方法是现代最为先进与便捷的技术，所以现代生产发展能够运用数字方法都会尽量的来使用数字方法来实现，运用数字方法所实现的系统更加方便了当代人类生产发展的使用，使社会得到发展。 在数字方法中，又被人们大概的分为硬件和软件两种方法。 这两种方法又被运用到不同的数字系统之中，硬件方法主要运用到的是高速数字系统之中。 软件方法则多运用到各种单片机与 DPS器件上，软件方法所应用的系统虽然其工作速度会较慢， 但是有弊必然也有利，工作速度的降低使其灵活性得到加强，更加方便让人们给系统做修改
(1)电子测量
在这飞速发展的现代社会，电子技术早就与人们的生产生活互相结合并且得到发展与升华，无论是小方面的农业，工业还是到大方面的国防，航天，电子技术都在其中有着不可或缺的作用。而电子测量又是电子技术中获取数值与各种信息的主要方法，人们的各种信息检测都会运用到电子测量，电子测量应用面宽，实用性强，是一种非常符合现代测量的一种技术，在现代科学领域里起着不可取代的作用。
现代先进测量技术大部分都是电子测量，电子测量，字如其名，它不仅运用了当代十分先进的电子技术 ，而且还涵盖了测量学中的大量理论，成为现代人类智慧与想象的产物。电子测量作为现代先进的测量技术中的代表，它不仅能够测量各种电信号，电量的特性与参数，而且还能够准确的测量各种装置，元器件等非电量的各种数值，并且比传统的人为测量更加方便，快捷。所以数字频率计的技术得到了快速的升华，得以广泛运用。
(2) 频率计
频率作为现代科学技术中最为基础的参数之一，各种电参量所得出的结果与方案都会与频率数值有着重大关系，频率就是它们计算和得出结果不可缺少的重要数值。既然频率的作用如此巨大与重要，那测量频率的方法就一一出现在人们的研究中， 而电子技术就脱颖而出，运用电子技术测频率会拥有各种优点，测量准确度高，测量速度快，使用方便等等，所以电子技术测量频率是现在最主要也是最重要的手段之一。运用电子技术仪器测量频率数值有直接测频法和间接测频法两种方式：第一种就是直接测频率，在规定的闸门开放可通过的区间内能够测出的脉冲信号数量；第二种则是间接测频率，它所包含的种类会比较多，在这举例周期测频法等。 直接和间接测频法用途也大不相同，当我们测量高频信号直接测频法就比较适用，而当我们测量低频信号间接测量法就比较适用。
1.1.2 课题的目的和意义
此次设计要求使用单片机来设计一种数字频率计，能够在较低成本的情况下设计出达到较高要求的频率计。并且完成一下目标：
(1) 复习《单片机应用技术》、《电路设计及实践应用》、《C语言程序设计》等有关知识。
(2) 学习进行电子设计的方法。
(3) 掌握正常的编程技术与编译技巧。
(4) 让自己对电子系统结构有全新的认识与了解。
(5) 提高自己本身的设计能力，让自己能够得到锻炼。
1.1.3 技术要求
此次设计的内容与技术指标：
（1）频率测量范围：1Hz~99.99KHz。
（2）输入电压幅度：>20mV。
（3）输入信号波形：方波、三角波、正弦波、锯齿波。
（4）显示位数：四位。
（5）量程：分为×1、×10两档。
（6）电源：220V、50Hz。.。
1.2 频率计的国内外发展状况
频率是人类生产生活中需要频繁测量与研究的基本参数之一，国内和国外都十分重视对频率的测量。数字频率计就是利用现代先进的电子技术来测量数值的工具，它不仅能够精确的测量各种正弦波，三角，锯齿，方波信号等，还能够测出别的任意在固定时间段之中内所改变的值。由于频率计应用十分广泛，不论是国内还是国外，都加大对频率计的研究和生产，发展前景与发展状况非常好。数字频率计具有各种优点，它精度高，体积小，容量大，测频范围广等等，现在人们对各种参数，数值都有着相当严格要求，所以频率计的研究与发展正是现代社会进步与发展的重点之一。
1.3 频率计设计的指导思想
由于所测频率要求最大可达1 MHz，所以在设计频率计时我们采用的是直接测周期法，由于频率和周期为倒倒数关系，所以只要测量出其中一个值就可以通过计算而得出另一个值。单片机内部计数器的一个计数值为1us，在频率高时只测量一个周期，没有办法保证测量的精度。所以，本次课题采用在闸门时间内，尽可能的测量多个信号周期，以保证信号频率周期测量的精度。。
参考文献
[1]赫建国,刘立新,党剑华. 基于单片机的频率计设计[J]. 西安邮电学院学报,2003
[2]张杰,杨艳丽,马莉莉,张立倩. 基于单片机C语言的数字频率计设计[J].内蒙古农业大学学报（自然科学版）2001
[3].邓树申,胡先权.等精度数字频率计的设计[J].重庆师范学院学报(自然科学版),1999
[4]公茂法,孙皓,吕常智. 简易数字频率计的设计与分析[J]. 山东矿业学院学报(自然科学版),1999
[5] 吴根才.简易数显频率计[J]. 计量技术,1984
[6]史军,雷正红.数字频率计的设计[J].河西学院学报，2005
[7] 钱 进. 基于AT89C2051 的高精度数字频率计的设计[J]. 机电产品开发与创新，2007
[8]高明华.简易数字频率计的设计[J]. 大众科技杂志网，2006
[9]. 吴金戎,沈庆阳,郭庭吉.8051单片机实践与应用[M].北京：清华大学出版社
2003
[10]. 谢自美.电子线路设计·实验·测试[M].武汉：华中理工大学出版社，2001
[11] Maxi m. New Releases Data Book .US A：1997
[12] Yang. Y., Yi. J., Woo, Y.Y., and Kim. B.: ‘Optimum design for linearityand efficiency
of microwave Doherty amplifier using a new loadmatching technique’, Microw. J., 2001
[13] Vizimuller, P.: ‘RF design guide-systems, circuits, and equations’ (ArtechHouse,
Boston, MA, 1995)[6]R. Dye, “Visual Object-Orientated Programming,” Dr. Dobbs
MacintoshJournal, Sept. 1st ( 1991)
[14] Katsuhiko Ogata．Moden Control Engineering．Publishing house of electronics
industry，2000
