基于單片機的數(shù)字頻率計的設計(畢業(yè)設計)課件

指導老師：答辯人：專業(yè)：年級：基于單片機的數(shù)字頻率計的設計基于單片機的數(shù)字頻率計的設計1論文概要在電子技術中，頻率是最基本的參數(shù)之一，頻率檢測是電子測量領域最基本的測量之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都十分密切的關系。頻率信號抗干擾性強、易于傳輸，可以獲得較高的測量精度。隨著數(shù)字電子技術的發(fā)展，頻率測量成為一項越來越普遍的工作，因此頻率計的設計與實現(xiàn)具有重要的意義。本設計是基于學過的單片機技術和C語言，設計的一種數(shù)字式量程自動切換頻率計數(shù)器，該頻率計具有操作簡單方便、響響應速度快、體積小等一系列優(yōu)點，可以及時準確的測量低頻信號頻率。論文概要在電子技術中，頻率是最基本的參數(shù)之一，頻率檢測是電子2論文主體結(jié)構

2341總系統(tǒng)設計與分析單元電路設計與分析結(jié)論與謝詞總設計仿真與調(diào)試論文主體結(jié)構2341總系統(tǒng)3總系統(tǒng)設計與分析1.1設計內(nèi)容利用電源、單片機、放大整形電路及LED數(shù)碼管顯示等模塊，設計一個簡易的頻率計能夠較精確的測量出被測信號的頻率。參數(shù)要求如下：1．測量范圍為：1HZ—200KHZ；2．用四位數(shù)碼管動態(tài)顯示測量值；3．能根據(jù)輸入信號按2KHz、20KHz、200KHz三種檔位自動切換量程；4.能測量正弦波、方波、三角波等多種波形信號的頻率值?？傁到y(tǒng)設計與分析41.2設計思路

測頻的原理歸結(jié)成一句話，就是“在單位時間內(nèi)對被測信號進行計數(shù)”。常用的頻率測量方法主要有兩種：直接測頻法和間接測頻法（即測周期法）。直接測頻法在低頻段的相對測量誤差較大，故常用于測量高頻信號；測周期法在高頻段的相對測量誤差較大，更適合于測量低頻信號由于本次設計的實際測量范圍為1Hz～200KHz左右，主要是針對在低頻段的測量，且由于單片機具有程序運算功能，頻率為周期的倒數(shù)，這樣使得頻率測量與周期測量可以互通，故此次設計采用間接測量法（測周期法）。其原理圖如下所示：

被測閘門信號高頻基準信號實際檢出已知信號未知1.2設計思路被測閘門信號高頻基準信號實際檢出已知信號未知51.3電路設計

數(shù)字頻率計系統(tǒng)設計共包括四大模塊：單片機控制模塊、電源模塊、放大整形模塊及ＬＥＤ顯示模塊。

數(shù)字頻率計設計總框圖如下：被測信號放大整形電路單片機LED顯示電源電路1.3電路設計被測信號放大整形電路單片機LED顯示電源電路61.4原理圖1.4原理圖7單元電路設計與分析2.1控制電路模塊

單片機模塊主要以AT89C5l為核心，頻率測量電路選用AT89C5l作為頻率計的信號處理核心。AT89C51單片機內(nèi)部具有兩個16位的定時/計數(shù)器T0和T1，使用定時/計數(shù)器T0和T1，將T１設置為定時方式，每50ms產(chǎn)生一次中斷，產(chǎn)生20次中斷所用的時間正好為1S；將T０設置在計數(shù)方式，初值為0，計數(shù)65536次后產(chǎn)生一次溢出中斷，并對溢出的次數(shù)計數(shù)（計數(shù)值N），1S內(nèi)所計的總脈沖為65536×N+TH０×256+TL０，這個數(shù)為計數(shù)被測信號的頻率值。把T1做計數(shù)器使用時，它最快計數(shù)速率是系統(tǒng)時鐘的1/24，單片機的晶振為12MHZ，那么它的計數(shù)速率為500KHZ，最低計數(shù)速率為10HZ（經(jīng)驗值）。當主控門關閉時，經(jīng)延時整形電路的延時后，延時電路輸出一個復位信號，使計數(shù)器和所有的觸發(fā)器置0，為后續(xù)新的一次采樣做好準備，即能鎖住一次顯示的時間，直到接受新的一次采樣為止。顯示方式采用七段LED數(shù)碼管顯示讀數(shù)，做到顯示穩(wěn)定、不跳變。單元電路設計與分析2.1控制電路模塊8ＡＴ８９Ｃ５１單片機引腳圖：

由圖可知，AT89C51單片機共有40個引腳，32條I/O線，它包含2個16位定時／計數(shù)器、4K字節(jié)的程序存儲器、128字節(jié)的RAM、32條I/O線、一個5中斷源兩個優(yōu)先級的中斷結(jié)構、一個雙工的串行口、片上震蕩器、時鐘電路、1個具有同步移位寄存器方式的串行輸入／輸出口和4Kx8位片內(nèi)FLASH程序存儲器。16位定時／計數(shù)器用于實現(xiàn)待測信號的頻率測量或者待測信號的周期測量。同步移位寄存器方式的串行輸入／輸出口用于把測量結(jié)果送到顯示電路。ＡＴ８９Ｃ５１單片機引腳圖：9AT89C51路構成的單片機電路AT89C51路構成的單片機電路102.2電源電路

本電路主要應用整流系統(tǒng)和穩(wěn)壓器LM317組成的電壓源電路來實現(xiàn)最終設計，在此電路中，經(jīng)過整流濾波和LM317自身的穩(wěn)壓作用，所以使電路的穩(wěn)定性增加。本設計主要基于輸出電壓、范圍設計，設計原理圖如下所示：2.2電源電路112.3放大整形電路

放大電路由晶體管2N4123與74LS00等組成，其中2N4123組成放大器將輸入頻率為fX的周期信號如正弦波、三角波等進行放大。與非門74LS00構成施密特觸發(fā)器，它對放大器的輸出信號進行整形，使之成為矩形脈沖。放大整形電路如下圖所示：

2.3放大整形電路122.4顯示電路

顯示模塊由頻率值顯示電路和量程轉(zhuǎn)換指示電路組成。頻率值顯示電路采用四位共陽極數(shù)碼管動態(tài)顯示頻率計被測數(shù)值。量程轉(zhuǎn)換指示電路由三個LED分別指示2KHz、20KHz及200KHz檔，使讀數(shù)簡單可觀。

LED檔位指示原理電路數(shù)碼管顯示電路原理圖2.4顯示電路LED檔位指示原理電路數(shù)碼管顯示電路原理圖13

總設計仿真與調(diào)試3.1電源電路的仿真

由所設計的電源電路圖得到的仿真結(jié)果如下：總設計仿真與調(diào)試3.1電源電路的仿真14(a)(b)(c)(d)電源電路仿真結(jié)果上圖為所設計的電源電壓仿真結(jié)果，其中(a)為變壓器輸入電壓220V，頻率為50Hz；(b)為變壓器輸出電壓17V，通過之前分析計算，要求變壓器輸出電壓大于等于17V，由(b)仿真結(jié)果看出，滿足要求；(c)為滑動變阻器最小時的輸出電壓20.6V；(d)為滑動變阻器最大的的輸出電壓1.28V，所設計的直流電源電壓范圍為5V~15V，由(c)和(d)看出，輸出電壓也滿足要求。由此可得，所設計的直流穩(wěn)壓電源滿足設計目的。仿真結(jié)果分析(a)153.2放大整形電路的仿真

放大整形電路的仿真結(jié)果如圖15所示：

（a）正弦波整形仿真結(jié)果3.2放大整形電路的仿真（a）正弦波整形仿真結(jié)果16(b)方波整形仿真結(jié)果(b)方波整形仿真結(jié)果17

圖(a)為輸入正弦波信號時的情況，由仿真結(jié)果看出輸出為矩形脈沖信號，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值可以改變輸出方波信號的占空比。其中，放大整形電路所提供的直流電源為+5V，幅度為10V，頻率為1KHz，輸出結(jié)果如上。圖(b)為輸入方波信號時的情況，由仿真結(jié)果看出輸出為矩形脈沖信號。其中，直流電源為+5V，頻率為1KHz，輸出結(jié)果如上所示。由仿真結(jié)果看出，所設計的放大整形電路滿足設計要求，具體參數(shù)可以根據(jù)實際情況改變，但輸入信號的峰峰值要求不大于30V。由于元件庫中沒有鋸齒波信號輸入，所以設計中沒對鋸齒波信號輸入的情況進行仿真，但根據(jù)理論分析是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的。仿真結(jié)果分析圖(a)為輸入正弦波信號時的情況，由仿真結(jié)果看出輸183.3單片機電路的仿真由AT89C51組成的單片機電路仿真結(jié)果如下所示：(a)量程檔位為2KHz的仿真結(jié)果3.3單片機電路的仿真(a)量程檔位為2KHz的仿真19(b)量程檔位為20KHz的仿真結(jié)果(b)量程檔位為20KHz的仿真結(jié)果20(c)量程檔位為200KHz的仿真結(jié)果(c)量程檔位為200KHz的仿真結(jié)果21仿真結(jié)果分析如上圖所示，其中圖（a）是量程檔位為2KHz時的輸出結(jié)果，該檔位由第一個發(fā)光二極管控制，單位為Hz，當輸入頻率小于2KHz時，量程自動選擇該檔位，則第一個發(fā)光二極管亮，低電平有效。圖（a）中，設置的輸入頻率為1960Hz,經(jīng)仿真后頻率為1959Hz，基本精確。圖(b)是量程檔位為20KHz時的輸出結(jié)果，該檔位由第二個發(fā)光二極管控制，單位為KHz，當輸入頻率大于2KHz小于20KHz時，量程自動選擇該檔位，則第二個發(fā)光二極管亮，低電平有效。圖(b)中，設置的輸入頻率為19660Hz，經(jīng)仿真后頻率為19.64KHz,存在一點誤差。圖(c)是量程檔位為200KHz時的輸出結(jié)果，該檔位由第三個發(fā)光二極管控制，單位為10KHz，當輸入頻率大于20KHz小于200KHz時，量程自動選擇該檔位，則第三個發(fā)光二極管亮，同樣低電平有效。圖(c)中，設置的輸入頻率為196660Hz，經(jīng)仿真后頻率為1.964,單位為10KHz，同樣存在誤差。由仿真結(jié)果看出，由該頻率計測得的結(jié)果并不是完全準確，均存在較小誤差，經(jīng)計算，誤差小于0.1﹪，因此結(jié)果還算準確，并不會太影響測量精度。仿真結(jié)果分析如上圖所示，其中圖（a）是量程檔位22系統(tǒng)的優(yōu)缺點首先該頻率計以單片機AT89C51為核心器件，利用51單片機的T0、T1兩個定時/計數(shù)器，一個用來定時，另一個用來計數(shù)，兩者均應該工作在中斷方式，一個中斷用于1s時間的中斷處理，一個中斷用于對頻率脈沖的計數(shù)溢出處理，(對另一個計數(shù)單元加一)，此方法可以彌補計數(shù)器最多只能計數(shù)65536的不足。其次采用三端可調(diào)式穩(wěn)壓器LM317設計輸出電壓可調(diào)的電源，得到輸出范圍為1.28V～21.6V的可調(diào)電壓，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，應用邏輯門電路將各種輸入波形變換為單片機電路所需的方波脈沖信號。通過調(diào)試仿真該頻率計基本實現(xiàn)了設計的功能要求。但是本設計的測量范圍不大,在1Hz~200KHz之間，而目前的高端頻率計最小可以測量到0.001HZ最大可以到幾G，甚至可以達到更高。本設計的電路是比較傳統(tǒng)的電路，沒有采用先進的高端芯片，使測量的范圍和精度都受到很大的限制，對測量范圍以外的頻率有較低的測量精度，甚至無法測量。對輸入電壓也有一定的限制，雖然本電路采用了一定的分壓措施，但電壓還是不能太高，太高就會對CMOS電路造成燒毀。系統(tǒng)的優(yōu)缺點首先該頻率計以單片機AT89C51為核心23系統(tǒng)改進及擴展單片機芯片可以采用處理速度更高，接受頻率更寬的單片機芯片。顯示處理電路采用靜態(tài)顯示，主程序不會因掃描顯示器而占用CPU過多的時間，利于顯示位數(shù)的擴展，易于編程處理。增加鍵盤控制

通過按鍵實現(xiàn)數(shù)字頻率計的測頻率，周期，占空比，脈寬等各項功能。比如：按下1鍵，單片機的指令執(zhí)行測頻率的程序；按下2鍵，單片機指令接到測周期命令后，中斷測頻率的子程序，跳轉(zhuǎn)到測周期的子程序去響應，實現(xiàn)周期的測量；同樣，按下3鍵，可以去測量占空比；按下4鍵，可以去測量脈寬等等。當按鍵非常少時，可以采用獨立式鍵盤，編程較簡單；當按鍵數(shù)量非常多時，從考慮節(jié)約I/O口數(shù)目的角度，常采用矩陣式鍵盤。鍵盤的擴展是非常方便的。使用液晶顯示器（LCD）進行數(shù)據(jù)顯示

采用LED顯示管只能顯示0～9和一些簡單的英文字母，這使得頻率計的功能受到極大的限制，而LCD顯示管能夠解決LED的不足，增強顯示功能。LCD具有體積小、低耗電量、無輻射危險，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，因此廣泛應用于各種儀表設備中去。LCD液晶顯示器主要有字符型和點陣型兩種。字符型LCD能顯示特定的字符，應用在特定的場合，可以代替常用的LED顯示器顯示和進行其他特殊字符的顯示；點陣型LCD則可以以點陣的形式顯示字符、圖形和漢字，滿足各種需要。系統(tǒng)改進及擴展24結(jié)論與謝辭

數(shù)字頻率計是計算機、通訊設備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領域不可缺少的測量儀器。在進行模擬、數(shù)字電路的設計、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，會被經(jīng)常使用到。通過本次畢業(yè)的設計，不但加深我對在課程上所學到的單片機理論知識的認識和理解，重新讓自己認識到了這門學科的在應用方面的廣闊前景，并且通過知識與應用于實踐的結(jié)合更加豐富了自己的知識。擴展了知識面，不但掌握了本專業(yè)的相關知識，而且對其他專業(yè)的知識也有所了解，而且較系統(tǒng)的掌握單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)過程，因而自身的綜合素質(zhì)有了全面的提高。經(jīng)過這次一個較完整的產(chǎn)品設計和制作過程，對于認識到自己在知識方面存在的不足，明確今后的學習方向是非常有益的，為將來的的就業(yè)提前打了下堅實的基礎。在設計過程中，得到了我的指導老師的悉心指導與幫助，還有其他老師和同學的大力支持和協(xié)助，在此一并表示衷心的感謝。結(jié)論與謝辭數(shù)字頻率計是計算機、通訊設備、音頻視頻等25

通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《基于單片機的數(shù)字頻率計的設計》終于完成了，這意味著大學生活即將結(jié)束。在大學階段，我在學習上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學和朋友的關心、支持和鼓勵是分不開的。在本論文的寫作過程中，我的指導老師胡波老師給予了我很大的幫助，從選題到開題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出論文中的具體問題，嚴格把關，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時我還要感謝在我學習期間給我極大關心和支持的各位老師以及關心我的同學和朋友。寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學習的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學習生活的開始。我將銘記我曾是一名機電學院的學子，在今后的工作中把機電學院的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚光大。感謝各位老師的批評指導?；趩纹瑱C的數(shù)字頻率計的設計(畢業(yè)設計)課件26謝謝各位老師和同學！謝謝各位老師和同學！27指導老師：答辯人：專業(yè)：年級：基于單片機的數(shù)字頻率計的設計基于單片機的數(shù)字頻率計的設計28論文概要在電子技術中，頻率是最基本的參數(shù)之一，頻率檢測是電子測量領域最基本的測量之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都十分密切的關系。頻率信號抗干擾性強、易于傳輸，可以獲得較高的測量精度。隨著數(shù)字電子技術的發(fā)展，頻率測量成為一項越來越普遍的工作，因此頻率計的設計與實現(xiàn)具有重要的意義。本設計是基于學過的單片機技術和C語言，設計的一種數(shù)字式量程自動切換頻率計數(shù)器，該頻率計具有操作簡單方便、響響應速度快、體積小等一系列優(yōu)點，可以及時準確的測量低頻信號頻率。論文概要在電子技術中，頻率是最基本的參數(shù)之一，頻率檢測是電子29論文主體結(jié)構

2341總系統(tǒng)設計與分析單元電路設計與分析結(jié)論與謝詞總設計仿真與調(diào)試論文主體結(jié)構2341總系統(tǒng)30總系統(tǒng)設計與分析1.1設計內(nèi)容利用電源、單片機、放大整形電路及LED數(shù)碼管顯示等模塊，設計一個簡易的頻率計能夠較精確的測量出被測信號的頻率。參數(shù)要求如下：1．測量范圍為：1HZ—200KHZ；2．用四位數(shù)碼管動態(tài)顯示測量值；3．能根據(jù)輸入信號按2KHz、20KHz、200KHz三種檔位自動切換量程；4.能測量正弦波、方波、三角波等多種波形信號的頻率值?？傁到y(tǒng)設計與分析311.2設計思路

測頻的原理歸結(jié)成一句話，就是“在單位時間內(nèi)對被測信號進行計數(shù)”。常用的頻率測量方法主要有兩種：直接測頻法和間接測頻法（即測周期法）。直接測頻法在低頻段的相對測量誤差較大，故常用于測量高頻信號；測周期法在高頻段的相對測量誤差較大，更適合于測量低頻信號由于本次設計的實際測量范圍為1Hz～200KHz左右，主要是針對在低頻段的測量，且由于單片機具有程序運算功能，頻率為周期的倒數(shù)，這樣使得頻率測量與周期測量可以互通，故此次設計采用間接測量法（測周期法）。其原理圖如下所示：

被測閘門信號高頻基準信號實際檢出已知信號未知1.2設計思路被測閘門信號高頻基準信號實際檢出已知信號未知321.3電路設計

數(shù)字頻率計系統(tǒng)設計共包括四大模塊：單片機控制模塊、電源模塊、放大整形模塊及ＬＥＤ顯示模塊。

數(shù)字頻率計設計總框圖如下：被測信號放大整形電路單片機LED顯示電源電路1.3電路設計被測信號放大整形電路單片機LED顯示電源電路331.4原理圖1.4原理圖34單元電路設計與分析2.1控制電路模塊

單片機模塊主要以AT89C5l為核心，頻率測量電路選用AT89C5l作為頻率計的信號處理核心。AT89C51單片機內(nèi)部具有兩個16位的定時/計數(shù)器T0和T1，使用定時/計數(shù)器T0和T1，將T１設置為定時方式，每50ms產(chǎn)生一次中斷，產(chǎn)生20次中斷所用的時間正好為1S；將T０設置在計數(shù)方式，初值為0，計數(shù)65536次后產(chǎn)生一次溢出中斷，并對溢出的次數(shù)計數(shù)（計數(shù)值N），1S內(nèi)所計的總脈沖為65536×N+TH０×256+TL０，這個數(shù)為計數(shù)被測信號的頻率值。把T1做計數(shù)器使用時，它最快計數(shù)速率是系統(tǒng)時鐘的1/24，單片機的晶振為12MHZ，那么它的計數(shù)速率為500KHZ，最低計數(shù)速率為10HZ（經(jīng)驗值）。當主控門關閉時，經(jīng)延時整形電路的延時后，延時電路輸出一個復位信號，使計數(shù)器和所有的觸發(fā)器置0，為后續(xù)新的一次采樣做好準備，即能鎖住一次顯示的時間，直到接受新的一次采樣為止。顯示方式采用七段LED數(shù)碼管顯示讀數(shù)，做到顯示穩(wěn)定、不跳變。單元電路設計與分析2.1控制電路模塊35ＡＴ８９Ｃ５１單片機引腳圖：

由圖可知，AT89C51單片機共有40個引腳，32條I/O線，它包含2個16位定時／計數(shù)器、4K字節(jié)的程序存儲器、128字節(jié)的RAM、32條I/O線、一個5中斷源兩個優(yōu)先級的中斷結(jié)構、一個雙工的串行口、片上震蕩器、時鐘電路、1個具有同步移位寄存器方式的串行輸入／輸出口和4Kx8位片內(nèi)FLASH程序存儲器。16位定時／計數(shù)器用于實現(xiàn)待測信號的頻率測量或者待測信號的周期測量。同步移位寄存器方式的串行輸入／輸出口用于把測量結(jié)果送到顯示電路。ＡＴ８９Ｃ５１單片機引腳圖：36AT89C51路構成的單片機電路AT89C51路構成的單片機電路372.2電源電路

本電路主要應用整流系統(tǒng)和穩(wěn)壓器LM317組成的電壓源電路來實現(xiàn)最終設計，在此電路中，經(jīng)過整流濾波和LM317自身的穩(wěn)壓作用，所以使電路的穩(wěn)定性增加。本設計主要基于輸出電壓、范圍設計，設計原理圖如下所示：2.2電源電路382.3放大整形電路

放大電路由晶體管2N4123與74LS00等組成，其中2N4123組成放大器將輸入頻率為fX的周期信號如正弦波、三角波等進行放大。與非門74LS00構成施密特觸發(fā)器，它對放大器的輸出信號進行整形，使之成為矩形脈沖。放大整形電路如下圖所示：

2.3放大整形電路392.4顯示電路

顯示模塊由頻率值顯示電路和量程轉(zhuǎn)換指示電路組成。頻率值顯示電路采用四位共陽極數(shù)碼管動態(tài)顯示頻率計被測數(shù)值。量程轉(zhuǎn)換指示電路由三個LED分別指示2KHz、20KHz及200KHz檔，使讀數(shù)簡單可觀。

LED檔位指示原理電路數(shù)碼管顯示電路原理圖2.4顯示電路LED檔位指示原理電路數(shù)碼管顯示電路原理圖40

總設計仿真與調(diào)試3.1電源電路的仿真

由所設計的電源電路圖得到的仿真結(jié)果如下：總設計仿真與調(diào)試3.1電源電路的仿真41(a)(b)(c)(d)電源電路仿真結(jié)果上圖為所設計的電源電壓仿真結(jié)果，其中(a)為變壓器輸入電壓220V，頻率為50Hz；(b)為變壓器輸出電壓17V，通過之前分析計算，要求變壓器輸出電壓大于等于17V，由(b)仿真結(jié)果看出，滿足要求；(c)為滑動變阻器最小時的輸出電壓20.6V；(d)為滑動變阻器最大的的輸出電壓1.28V，所設計的直流電源電壓范圍為5V~15V，由(c)和(d)看出，輸出電壓也滿足要求。由此可得，所設計的直流穩(wěn)壓電源滿足設計目的。仿真結(jié)果分析(a)423.2放大整形電路的仿真

放大整形電路的仿真結(jié)果如圖15所示：

（a）正弦波整形仿真結(jié)果3.2放大整形電路的仿真（a）正弦波整形仿真結(jié)果43(b)方波整形仿真結(jié)果(b)方波整形仿真結(jié)果44

圖(a)為輸入正弦波信號時的情況，由仿真結(jié)果看出輸出為矩形脈沖信號，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值可以改變輸出方波信號的占空比。其中，放大整形電路所提供的直流電源為+5V，幅度為10V，頻率為1KHz，輸出結(jié)果如上。圖(b)為輸入方波信號時的情況，由仿真結(jié)果看出輸出為矩形脈沖信號。其中，直流電源為+5V，頻率為1KHz，輸出結(jié)果如上所示。由仿真結(jié)果看出，所設計的放大整形電路滿足設計要求，具體參數(shù)可以根據(jù)實際情況改變，但輸入信號的峰峰值要求不大于30V。由于元件庫中沒有鋸齒波信號輸入，所以設計中沒對鋸齒波信號輸入的情況進行仿真，但根據(jù)理論分析是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的。仿真結(jié)果分析圖(a)為輸入正弦波信號時的情況，由仿真結(jié)果看出輸453.3單片機電路的仿真由AT89C51組成的單片機電路仿真結(jié)果如下所示：(a)量程檔位為2KHz的仿真結(jié)果3.3單片機電路的仿真(a)量程檔位為2KHz的仿真46(b)量程檔位為20KHz的仿真結(jié)果(b)量程檔位為20KHz的仿真結(jié)果47(c)量程檔位為200KHz的仿真結(jié)果(c)量程檔位為200KHz的仿真結(jié)果48仿真結(jié)果分析如上圖所示，其中圖（a）是量程檔位為2KHz時的輸出結(jié)果，該檔位由第一個發(fā)光二極管控制，單位為Hz，當輸入頻率小于2KHz時，量程自動選擇該檔位，則第一個發(fā)光二極管亮，低電平有效。圖（a）中，設置的輸入頻率為1960Hz,經(jīng)仿真后頻率為1959Hz，基本精確。圖(b)是量程檔位為20KHz時的輸出結(jié)果，該檔位由第二個發(fā)光二極管控制，單位為KHz，當輸入頻率大于2KHz小于20KHz時，量程自動選擇該檔位，則第二個發(fā)光二極管亮，低電平有效。圖(b)中，設置的輸入頻率為19660Hz，經(jīng)仿真后頻率為19.64KHz,存在一點誤差。圖(c)是量程檔位為200KHz時的輸出結(jié)果，該檔位由第三個發(fā)光二極管控制，單位為10KHz，當輸入頻率大于20KHz小于200KHz時，量程自動選擇該檔位，則第三個發(fā)光二極管亮，同樣低電平有效。圖(c)中，設置的輸入頻率為196660Hz，經(jīng)仿真后頻率為1.964,單位為10KHz，同樣存在誤差。由仿真結(jié)果看出，由該頻率計測得的結(jié)果并不是完全準確，均存在較小誤差，經(jīng)計算，誤差小于0.1﹪，因此結(jié)果還算準確，并不會太影響測量精度。仿真結(jié)果分析如上圖所示，其中圖（a）是量程檔位49系統(tǒng)的優(yōu)缺點首先該頻率計以單片機AT89C51為核心器件，利用51單片機的T0、T1兩個定時/計數(shù)器，一個用來定時，另一個用來計數(shù)，兩者均應該工作在中斷方式，一個中斷用于1s時間的中斷處理，一個中斷用于對頻率脈沖的計數(shù)溢出處理，(對另一個計數(shù)單元加一)，此方法可以彌補計數(shù)器最多只能計數(shù)65536的不足。其次采用三端可調(diào)式穩(wěn)壓器LM317設計輸出電壓可調(diào)的電源，得到輸出范圍為1.28V～21.6V的可調(diào)電壓，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，應用邏輯門電路將各種輸入波形變換為單片機電路所需的方波脈沖信號。通過調(diào)試仿真該頻率計基本實現(xiàn)了設計的功能要求。但是本設計的測量范圍不大,在1Hz~200KHz之間，而目前的高端頻率計最小可以測量到0.001HZ最大可以到幾G，甚至可以達到更高。本設計的電路是比較傳統(tǒng)的電路，沒有采用先進的高端芯片，使測量的范圍和精度都受到很大的限制，對測量范圍以外的頻率有較低的測量精度，甚至無法測量。對輸入電壓也有一定的限制，雖然本電路采用了一定的分壓措施，但電壓還是不能太高，太高就會對CMOS電路造成燒毀。系統(tǒng)的優(yōu)缺點首先該頻率計以單片機AT89C51為核心50系統(tǒng)改進及擴展單片機芯片可以采用處理速度更高，接受頻率更寬的單片機芯片。顯示處理電路采用靜態(tài)顯示，主程序不會因掃描顯示器而占用CPU過多的時間，利于顯示位數(shù)的擴展，易于編程處理。增加鍵盤控制

通過按鍵實現(xiàn)數(shù)字頻率計的測頻率，周期，占空比，脈寬等各項功能。比如：按下1鍵，單片機的指令執(zhí)行測頻率的程序；按下2鍵，單片機指令接到測周期命令后，中斷測頻率的子程序，跳轉(zhuǎn)到測周期的子