基于单片机的数显频率计的设计
摘要：在电子技术中，频率是最基本的参数之一，又与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。
测量频率的方法有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。在本次毕业设计中我们选择使用单片机来制作数字频率计，并在实际制作中采用了间接测频法。
利用延时产生的时基门控信号来控制闸门，通过在单位时间内计数器记录下的脉冲个数计算出输入信号的频率，最终送入LED中显示。这样制作出来的频率计不仅可以满足设计题目的参数要求，且单片机具有稳定性和成熟性，且控制能力强，所以此设计是一种低成本，可靠性强的设计方案。
关键词：频率；计数器；单片
The Design of A Digital Displayed Frequency Counter
Abstract:In the subject of electronic technology, frequency, which has great connection with the measurement plan and result of electronic parameter, is one of the most basic parameters. Therefore, the measurement of frequency shows great importance.
Among thousands of ways to measure frequency, electronic counter is taken as one of the best because of its high precision, low time-cost, convenience, and automatic process. In this paper, we choose single chip microcomputer to make a digital frequency counter; meanwhile, direct measurement is taken in practice.
Using the time-based gating signal created by time-delay to control the strobe. Compute the frequency with the help of the number of pulses recorded by the counter in specific time, and then screen the result on the LED. In this way, not only can my design reach the goal of my graduation thesis, but also it has stability and maturity.
Key words: Frequency；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
4.2.1 直接测频法 26
4.2.2 间接测频法 26
4.2.3 两种频率测量方法的区别 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
数字频率计是一种应用非常广泛的电子测量仪器。随着计算机科学技术迅速发展，计算机技术的应用无所不在。在测量仪器领域，计算机的应用已非常广泛，传统意义上的仪器概念正在改变，测量仪器正朝着数字化、智能化、虚拟化方向发展。由于采用数字方法实现的系统有许多优越性，因此现代电子系统一切能够用数字方法实现的部分则尽量采用数字方法实现。数字方法中又分硬件和软件两种。纯硬件的数字实现方法适合于设计高速数字系统。用复杂可编程逻辑器件（CPLD）实现规范化的纯硬件数字系统的设计方法，亦适用于采用其他实现技术的数字系统的设计。而单片机或DSP器件广泛用于软件实现的数字系统，这类系统的工作速度低于纯硬件的数字系统，但其灵活性较大，系统功能的增减与修改非常方便。
(1) 电子测量
随着科学技术的迅速发展，在工业、农业、交通运输、航空航天、国防建设等国民经济的诸多领域都广泛应用着电子技术，而电子测量又是电子技术中进行信息检测的重要手段，它是一门发展快、应用面宽、实践性强、重要的应用科学，在现代科学技术中占有举足轻重的作用和地位。
电子测量是泛指以电子技术为基本手段的一种测量技术。它是测量学和电子学相互结合的产物。电子测量除了具体运用电子科学原理、方法和设备对各种电量、电信号及电路元件的特性和参数进行测量外，还可以通过各种敏感器件和传感装置对非电量进行测量，而且往往更加方便、快捷、准确，有时是用其他测量方法所不能替代的。因此，电子测量不仅用于电学各专业，也广泛用于物理学、化学、光学、机械学、材料学、生物学、医学等科学领域及生产、国防、交通、电讯、商业贸易、生态环境保护乃至日常生活的各个方面。近几十年来计算技术和微电子技术的迅猛发展，为电子测量和测量仪器增添了巨大活力。电子计算机尤其是微型计算机与电子测量仪器相结合，构成了一代崭新的仪器和测试系统，即人们通常所说的“智能仪器”和“自动测试系统”，它们具有对若干电参数进行自动测量、自动量程选择、数据记录和处理、数据传输、误差修正、自检自校、故障诊断及在线测试等功能，不仅改变了若干传统测量概念，更对整个电子技术和其他科学技术产生了巨大推动作用。现在，电子测量技术（包括测量理论、方法、测量仪器装置等）已形成电子科学领域重要而发展迅速的分支。
(2) 频率计
在电子技术中，频率是最基本的参数之一，与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系。测量频率的方法有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。直接测频法适用于高频信号的频率测量，间接测频法适用于低频信号的频率测量。
1.1.2 课题的目的和意义
本课题要求用单片机设计一种数字频率计，在低成本条件下达到较高的频率计指标参数。并通过本课题的设计达到以下目标:
(1) 巩固《C语言程序设计》、《单片机原理及应用》、《电路》等有关知识。
(2) 学习和掌握进行电子设计的方法。
(3) 熟练掌握程序设计方法和编译技巧。
(4) 对电子仪器的系统结构有一个深入的理解。
(5)提高实际设计能力，使力得到锻炼。
参考文献
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