劉坤香 孔會(huì)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(cè)量也就更不能被忽視。為了實(shí)現(xiàn)智能化的計(jì)數(shù)測(cè)頻，本設(shè)計(jì)介紹一種以AT89C52單片機(jī)作為核心器件，另外還包括信號(hào)輸入、信號(hào)放大、信號(hào)選擇、時(shí)鐘提供、數(shù)據(jù)顯示等功能模塊的數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)方法。本次設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)的軟件部分利用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序，并采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，使頻率的測(cè)量范圍有所提高。

關(guān)鍵詞：頻率計(jì) 51單片機(jī) C語(yǔ)言 直接測(cè)頻法

0 引言

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，頻率計(jì)作為一種最基本的測(cè)量?jī)x器已經(jīng)應(yīng)用在我們社會(huì)生活中的各個(gè)方面，因?yàn)槔缌髁?、溫度、位移、液位、振?dòng)、壓力、PH值、速度等許多物理量，都可以通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成信號(hào)頻率，繼而可用數(shù)字頻率計(jì)來(lái)測(cè)量。數(shù)字頻率計(jì)有著操作簡(jiǎn)便、測(cè)量精度高、數(shù)字顯示、速度快等特點(diǎn)，同時(shí)可與微處理器等相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x器的多功能化、程控化和智能化。目前，基于數(shù)字式頻率計(jì)組成的各種測(cè)量?jī)x器、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、控制設(shè)備等已應(yīng)用到國(guó)際民生的各個(gè)方面。

1數(shù)字頻率計(jì)概述

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

2基本原理

頻率為信號(hào)在單位時(shí)間內(nèi)變化的次數(shù)，即當(dāng)被測(cè)信號(hào)在特定時(shí)間段T內(nèi)的周期個(gè)數(shù)為N時(shí)，則被測(cè)信號(hào)的頻率f=N/T。

測(cè)量頻率的方法有很多，按照其工作原理分為無(wú)源測(cè)頻法、比較法、示波器法和計(jì)數(shù)法等。在本設(shè)計(jì)中我們所采用和介紹的是計(jì)數(shù)法，計(jì)數(shù)法在實(shí)質(zhì)上屬于比較法。

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

在一個(gè)測(cè)量周期過(guò)程中，被測(cè)周期信號(hào)在輸入電路中經(jīng)過(guò)放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脈沖，送到主門(mén)的一個(gè)輸入端。主門(mén)的另外一個(gè)輸入端為時(shí)基電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生的閘門(mén)脈沖。在閘門(mén)脈沖開(kāi)啟主門(mén)的期間，特定周期的窄脈沖才能通過(guò)主門(mén)，從而進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的顯示電路則用來(lái)顯示被測(cè)信號(hào)的頻率值，內(nèi)部控制電路則用來(lái)完成各種測(cè)量功能之間的切換并實(shí)現(xiàn)測(cè)量設(shè)置。

3硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)以單片機(jī)AT89C52為核心，外接LED顯示模塊、放大整形模塊、最小單片機(jī)系統(tǒng)等，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)信號(hào)頻率的計(jì)數(shù)和結(jié)果顯示等功能，顯示結(jié)果為十進(jìn)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(hào)Vx整形成同頻率方波Vo，幅值過(guò)大的被測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)分壓器分壓送入后級(jí)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(mén)以便計(jì)數(shù)。

4軟件設(shè)計(jì)

將待測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)放大整形后的波形送至單片機(jī)的T1計(jì)數(shù)器輸入口，打開(kāi)定時(shí)器0，初始化定時(shí)器0，將單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器T0定時(shí)為1s，根據(jù)定時(shí)器的結(jié)構(gòu)原理，若我們將單片機(jī)AT89C52的GATE位、TR0均設(shè)為‘1，INT0端輸人被測(cè)頻率信號(hào)，當(dāng)被測(cè)信號(hào)的高電平到來(lái)時(shí)，開(kāi)始計(jì)數(shù)；當(dāng)被測(cè)信號(hào)的低電平到來(lái)時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，此時(shí)TL0、TH0的數(shù)據(jù)就是相應(yīng)的N值，即為該待測(cè)信號(hào)的頻率。再將頻率送至LED顯示模塊進(jìn)行顯示。

5結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的基于AT89C52的數(shù)字頻率計(jì)，該設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，測(cè)量速度快，且采用計(jì)數(shù)器的測(cè)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(guò)程中，也便于實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]頻率計(jì)[DB/OL].https：//baike.so.com