劉坤香 孔會艷 張海峰

摘 要：頻率作為電子技術(shù)的最基本參數(shù)之一，其在電子技術(shù)中扮演的角色顯得尤為重要。因此頻率的測量也就更不能被忽視。為了實現(xiàn)智能化的計數(shù)測頻，本設(shè)計介紹一種以AT89C52單片機作為核心器件，另外還包括信號輸入、信號放大、信號選擇、時鐘提供、數(shù)據(jù)顯示等功能模塊的數(shù)字頻率計的設(shè)計方法。本次設(shè)計的數(shù)字頻率計的軟件部分利用C語言編寫程序，并采用模塊化的設(shè)計方法，使頻率的測量范圍有所提高。

關(guān)鍵詞：頻率計 51單片機 C語言 直接測頻法

0 引言

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，頻率計作為一種最基本的測量儀器已經(jīng)應(yīng)用在我們社會生活中的各個方面，因為例如流量、溫度、位移、液位、振動、壓力、PH值、速度等許多物理量，都可以通過傳感器轉(zhuǎn)換成信號頻率，繼而可用數(shù)字頻率計來測量。數(shù)字頻率計有著操作簡便、測量精度高、數(shù)字顯示、速度快等特點，同時可與微處理器等相結(jié)合，實現(xiàn)測量儀器的多功能化、程控化和智能化。目前，基于數(shù)字式頻率計組成的各種測量儀器、實時監(jiān)測系統(tǒng)、控制設(shè)備等已應(yīng)用到國際民生的各個方面。

1數(shù)字頻率計概述

數(shù)字頻率計是計算機、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器。它的基本功能是測量方波信號及其他各種單位時間內(nèi)變化的物理量。在進行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進制數(shù)顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，經(jīng)常要用到頻率計。

2基本原理

頻率為信號在單位時間內(nèi)變化的次數(shù)，即當(dāng)被測信號在特定時間段T內(nèi)的周期個數(shù)為N時，則被測信號的頻率f=N/T。

測量頻率的方法有很多，按照其工作原理分為無源測頻法、比較法、示波器法和計數(shù)法等。在本設(shè)計中我們所采用和介紹的是計數(shù)法，計數(shù)法在實質(zhì)上屬于比較法。

直接計數(shù)單位時間內(nèi)被測信號的脈沖數(shù)，然后以數(shù)字形式顯示頻率值。這種方法測量精確度高、快速，適合不同頻率、不同精確度測頻的需要。電子計數(shù)器測頻有兩種方式：？直接測頻法，即在一定閘門時間內(nèi)測量被測信號的脈沖個數(shù)；？間接測頻法，如周期測頻法。本設(shè)計中采用直接測量頻率的方法。

在一個測量周期過程中，被測周期信號在輸入電路中經(jīng)過放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脈沖，送到主門的一個輸入端。主門的另外一個輸入端為時基電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生的閘門脈沖。在閘門脈沖開啟主門的期間，特定周期的窄脈沖才能通過主門，從而進入計數(shù)器進行計數(shù)，計數(shù)器的顯示電路則用來顯示被測信號的頻率值，內(nèi)部控制電路則用來完成各種測量功能之間的切換并實現(xiàn)測量設(shè)置。

3硬件設(shè)計

本設(shè)計的數(shù)字頻率計以單片機AT89C52為核心，外接LED顯示模塊、放大整形模塊、最小單片機系統(tǒng)等，以此來實現(xiàn)對待測信號頻率的計數(shù)和結(jié)果顯示等功能，顯示結(jié)果為十進制數(shù)。其中放大整形模塊包括衰減器、跟隨器、放大器、施密特觸發(fā)器。它將正弦輸入信號Vx整形成同頻率方波Vo，幅值過大的被測信號經(jīng)過分壓器分壓送入后級放大器，以避免波形失真。系統(tǒng)的整形電路由施密特觸發(fā)器組成，整形后的方波送到閘門以便計數(shù)。

4軟件設(shè)計

將待測信號經(jīng)過放大整形后的波形送至單片機的T1計數(shù)器輸入口，打開定時器0，初始化定時器0，將單片機的內(nèi)部定時器T0定時為1s，根據(jù)定時器的結(jié)構(gòu)原理，若我們將單片機AT89C52的GATE位、TR0均設(shè)為‘1，INT0端輸人被測頻率信號，當(dāng)被測信號的高電平到來時，開始計數(shù)；當(dāng)被測信號的低電平到來時，計數(shù)器停止計數(shù)，此時TL0、TH0的數(shù)據(jù)就是相應(yīng)的N值，即為該待測信號的頻率。再將頻率送至LED顯示模塊進行顯示。

5結(jié)束語

本文設(shè)計的基于AT89C52的數(shù)字頻率計，該設(shè)計可實現(xiàn)性強，操作簡單，測量精度高，測量速度快，且采用計數(shù)器的測量頻率方法，在今后數(shù)字電路的飛速發(fā)展和集成電路的普及過程中，也便于實現(xiàn)測量過程自動化。

參考文獻：

[1]許翔.51單片機的智能頻率計[R].機電工程學(xué)院：2010年6月.http：//www.doc88.com/p-4741932822095.html

[2]頻率計[DB/OL].https：//baike.so.com