刘坤香 孔会艳 张海峰

摘 要：频率作为电子技术的最基本参数之一，其在电子技术中扮演的角色显得尤为重要。因此频率的测量也就更不能被忽视。为了实现智能化的计数测频，本设计介绍一种以AT89C52单片机作为核心器件，另外还包括信号输入、信号放大、信号选择、时钟提供、数据显示等功能模块的数字频率计的设计方法。本次设计的数字频率计的软件部分利用C语言编写程序，并采用模块化的设计方法，使频率的测量范围有所提高。

关键词：频率计 51单片机 C语言 直接测频法

0 引言

随着现代科技的发展，频率计作为一种最基本的测量仪器已经应用在我们社会生活中的各个方面，因为例如流量、温度、位移、液位、振动、压力、PH值、速度等许多物理量，都可以通过传感器转换成信号频率，继而可用数字频率计来测量。数字频率计有着操作简便、测量精度高、数字显示、速度快等特点，同时可与微处理器等相结合，实现测量仪器的多功能化、程控化和智能化。目前，基于数字式频率计组成的各种测量仪器、实时监测系统、控制设备等已应用到国际民生的各个方面。

1数字频率计概述

数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它的基本功能是测量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，显示直观，经常要用到频率计。

2基本原理

频率为信号在单位时间内变化的次数，即当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T。

测量频率的方法有很多，按照其工作原理分为无源测频法、比较法、示波器法和计数法等。在本设计中我们所采用和介绍的是计数法，计数法在实质上属于比较法。

直接计数单位时间内被测信号的脉冲数，然后以数字形式显示频率值。这种方法测量精确度高、快速，适合不同频率、不同精确度测频的需要。电子计数器测频有两种方式：？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；？间接测频法，如周期测频法。本设计中采用直接测量频率的方法。

在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脉冲，送到主門的一个输入端。主门的另外一个输入端为时基电路产生电路产生的闸门脉冲。在闸门脉冲开启主门的期间，特定周期的窄脉冲才能通过主门，从而进入计数器进行计数，计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值，内部控制电路则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。

3硬件设计

本设计的数字频率计以单片机AT89C52为核心，外接LED显示模块、放大整形模块、最小单片机系统等，以此来实现对待测信号频率的计数和结果显示等功能，显示结果为十进制数。其中放大整形模块包括衰减器、跟随器、放大器、施密特触发器。它将正弦输入信号Vx整形成同频率方波Vo，幅值过大的被测信号经过分压器分压送入后级放大器，以避免波形失真。系统的整形电路由施密特触发器组成，整形后的方波送到闸门以便计数。

4软件设计

将待测信号经过放大整形后的波形送至单片机的T1计数器输入口，打开定时器0，初始化定时器0，将单片机的内部定时器T0定时为1s，根据定时器的结构原理，若我们将单片机AT89C52的GATE位、TR0均设为‘1，INT0端输人被测频率信号，当被测信号的高电平到来时，开始计数；当被测信号的低电平到来时，计数器停止计数，此时TL0、TH0的数据就是相应的N值，即为该待测信号的频率。再将频率送至LED显示模块进行显示。

5结束语

本文设计的基于AT89C52的数字频率计，该设计可实现性强，操作简单，测量精度高，测量速度快，且采用计数器的测量频率方法，在今后数字电路的飞速发展和集成电路的普及过程中，也便于实现测量过程自动化。

参考文献：

[1]许翔.51单片机的智能频率计[R].机电工程学院：2010年6月.http：//www.doc88.com/p-4741932822095.html

[2]频率计[DB/OL].https：//baike.so.com