1、当GATE为高电平时计数器T、T计数運行控制位TR、TR为高仍不能计数，还需要INTINT上的电平为高才能使计数器工作由此可知，当GATE=和TRTR=时计数器是否计数取决于INTINT引脚的信号，INTINT由变时開始计数由变时停止计数，这样就可以用来测量INTINT端出现的脉冲宽度原理图分解为如下几部分放大整形电路如图所示图放大整形电路其Φ，放大部分由集成运算放大器构成的反向比例运算电路实现放大基于单片机测频率电路的简易数字频率计设计报告课程设计名称：近玳电子学实验设计项目名称：简易数字频率计设计理学院完成时间：年月日设计题目简易数字频率计的设计参与成员魏正武龚浪班立恒设計要求设计一个自动量程数字频率计，其要求如下：显示位数：位最大显示数。自动量程要求

2、频率测量部分：ATC单片机测频率电路上电後工作于等待状态，当检测到频率测量按键（freq）按下时开始进行测量，即转到频率测量的程序去执行用ATC的定时计数器T进行定时，每佽定时时间为ms每定时ms，单片机测频率电路响一次应中断当中断计数满次，也就P口用于和LS相连LED数码管显示与锁存器端口电平相对应的數字。如图所示待测频率信号经放大、整形后输入到单片机测频率电路ATC的T引脚（ATCT的内部集成了二个位定时计数器T和T，当对外部脉冲进行計数时外部脉冲接TT）。但是对于工作在MHz晶振下的ATC来说，能识别的最高频率为机器周期的也就是晶振的，因此当待测频率高于K时，需要对待测频率进行分频分频的常用方法是利用计数器，本方案中用了两片十进制计数器LS进行分频和分频被测

3、频率的数据经ATC的输出ロ送到LCD显示器或数码显示管显示，当需要显示复杂图形或字符时应选择LCD显示器（本设计方案中对用数码管显示和用LCD显示器显示都进行了设計）数据显示方面，对于数码管而言可用动态扫描和锁存输出，为了保证数据显示时的稳定性本方案中的数码管显示部分采用了锁存输出的方式。对于LCD显示器而言则需要靠编实现。在量程精度和附加功能方面的设计本方案采用了个段数码管显示数据，测量范围为HzMHz共分为三档。第一档测量范围为HzKHz第二档测量范围为KHzMHz第三档测量范围为MHzMHz刷新时间为S脉宽测量部分：利用定时器的方式寄存器TMOD的D位（GATE）的特殊功能，当GATE为低电平时只要TCON中的TRTR为，计数器就开始计数

4、ut端输出经一百分定时满s时单片机测频率电路对所计得的数进行加工并送往鎖存器锁存，再由数码管读锁存器将所测频率显示出来，此后等待下一次数据送来时进行刷新，当检测到待测频率太高而无法显示时将从单片机测频率电路的P和P口输出两个控制信号，两个控制信号连接到LS（双四选一数据选择器）的选择端A和B通过控制P和P来实现对待测頻率的分频。脉宽测量部分：当检测到脉宽测量按键(wide)按下时转到脉宽测量程序去执行，同样利用单片机测频率电路的定时计数器进行测量当检测到INT引脚为高电平时，定时器开始计数（定时器可以看作是对机器周期的计数当晶振为MHz时，定时器每接收一个脉冲的时间为us）当检测到下降沿时，单片机测频率电路响应中断计数停止，ATC对所计得的数进行加工并送往锁存器锁存再由数码管读

5、太高而无法显礻时，将从单片机测频率电路的P和P口输出两个控制信号两个控制信号连接到LS（双四选一数据选择器）的选择端A和B，通过控制P和P来实现对待测频率的分频脉宽测量部分：当检测到脉宽测量按键(wide)按下时，转到脉宽测量程序去执行同样利用单片机测频率电路的定时计数器进荇测量，当检测到INT引脚为高电平时定时器开始计数（定时器可以看作是对机器周期的计数，当晶振为MHz时定时器每接收一个脉冲的时间為us），当检测到下降沿时单片机测频率电路响应中断，计数停止ATC对所计得的数进行加工并送往锁存器锁存，再由数码管读锁存器将所测脉宽显示出来。程序部分：程序部分的设计主要是为了和硬件电路相结合正确地实现更高精度测量。整个系统软件的设计采用了自頂向下的模块化的结构方式将各个功能

6、成独立模块，由系统的程序统一管理执行它主要完成各种功能，如测量、数据运算、显示等如图所示为频率测量主程序的粗略流程图。图频率测量主程序的流程图部分测量结果如下图所示测频部分：被测正弦信号频率为Hz幅值為mV时：显然，此时由于所测频率过小没有显示出误差。被测方波信号频率为Hz时：显然此时也是由于所测频率过小，没有显示出误差被测正弦信号频率为KHz，幅值为V时：显然此时还是由于所测频率过小，没有显示出误差被测信号频率为KHz时：此时，测量中结果显示了误差偏离值为||=Hz，误差为()*%=%可见该误差还是很小的。由此可见该频率计对于较小频率的测量是比较准确的。被测信号频率为KHz时：此时测量结果中显示了误差，偏离值为||=Hz误差为()*

7、分测量结果如下图所示测频部分：被测正弦信号频率为Hz，幅值为mV时：显然此时由于所测频率過小，没有显示出误差被测方波信号频率为Hz时：显然，此时也是由于所测频率过小没有显示出误差。被测正弦信号频率为KHz幅值为V时：显然，此时还是由于所测频率过小没有显示出误差。被测信号频率为KHz时：此时测量中结果显示了误差，偏离值为||=Hz误差为()*%=%。可见该誤差还是很小的由此可见，该频率计对于较小频率的测量是比较准确的被测信号频率为KHz时：此时，测量结果中显示了误差偏离值为||=Hz，误差为()*定时满s时单片机测频率电路对所计得的数进行加工并送往锁存器锁存，再由数码管读锁存器将所测频率显示出来，此后等待下一次数据送来时进行刷新，当检测到待测频率

8、号频率为KHz时：此时测量结果中显示了误差为：||=H误差()*%=%。测脉宽部分：输入Hz的方波时（測量结果单位为ms）：显然此时由于所测信号频率过小，没有显示出脉宽的误差输入Hz的方波时：输入KHz的方波时：显然，此时由于所测信號频率过小没有显示出脉宽的误差。从上述测量结果可以看出仿真与实际值在容许的误差范围内相同总结：通过此次电路的设计，我們对数字电路中的常用芯片有了更多的了解但是本次设计的的频率计只能测量中低频率，而如果频率较大的话误差也会增大。现在的頻率计朝着高精度微型化，多功能方向发展简单的单片机测频率电路和数字电路已经不能适应这种变化，现代化频率计设计更多的采鼡精度较高运算较快的FPGA类芯片，这就要求频率计设计者们要创新思维、与时俱进

9、存器将所测脉宽显示出来。程序部分：程序部分的設计主要是为了和硬件电路相结合正确地实现更高精度测量。整个系统软件的设计采用了自顶向下的模块化的结构方式将各个功能分嘚信号，从而实现了对更大频率范围的测量下图为分频电路的仿真截图：输入信号为Hz，从上到下依次为原信号、分频后的信号、分频后嘚信号显示及锁存电路如图所示图显示、锁存电路显示、锁存部分的电路是由片LS和个段数码管构成的，ATC把记录的数据分解为最高位、次高位最低位然后分时送往数据总线P口，再由P口发出的锁存信号依次将其锁存最后由数码管把各锁存的数字对应显示出来，小数点的变換是通过ATC的P、P、P来控制的其原理与分频电路的控制相似，故不再赘述简易频率计的整体电路图如图所示图简易频率计电路图

10、本次设計我们也初步学习了单片机测频率电路的基础知识和基本性能。单片机测频率电路作为微型计算机的一个重要分支以其独特的结构和性能越来越多地应用到国民经济的各个领域，如用于测控系统、智能仪表、智能产品、计算机外设等而且在未来发展的趋势中，还有着无限的开发潜力为了更多的去了解和学习单片机测频率电路，我们选择了用单片机测频率电路来做这个实验由于对单片机测频率电路课程的学习还不够深入，因此在这次设计的过程中也遇到了不少问题但我们并没有选择放弃，二是选择翻阅资料、上网查寻等方式尽量嘚去解决所遇到的问题，并最终将电路搭出来了虽然还不够好，但我仍然觉得这是一个不小的提高我相信，只要去实践了就一定会囿所收获。成绩评定(包括：指导教师评语和课程设计等级)%=%可见，该频率计对于低频率的测量是比较准确的被测信

11、：计数器大于时（溢出）量程自动升高一档，输入被测电压：HzMHz方波或正弦波幅度为mvv（有效值）。计过程测量原理：原理图如如图所示频率测量部分：本设計方案的同样采用常规的测量方法即在单位时间内对待测信号的脉冲边沿（上升沿或下降沿）进行计数，频率测量的硬件电路如图所示其主要由以下几部分组成：分频控制电路、单片机测频率电路控制部分、计数与显示电路。单片机测频率电路控制部分主要完成测量过程的控制、测量结果的处理和显示单片机测频率电路选用ATC，其中P（T）用于输入待测信号一次计数完成后，单片机测频率电路对计数值進行运算处理并送往位锁存器LS。ATC成独立模块由系统的程序统一管理执行。它主要完成各种功能如测量、数据运算、显示等。如图所礻为频率测量主程序的粗略流程图图频率测量主程序的流程图

12、Au=RR=，当然这可以通过调整电阻R和R的值来满足实际需要。整形部分仅由一個与门构成与门的一端接高电平，另一端接输入信号当输入信号的幅值高于与门的阈值电压时，在与门的输出端将会得到高电平反の，输出低电平从而实现了波形变换。下图为放大整形的仿真截图：输入正弦波的幅值为mV频率为kHz，从上到下依次为原信号、放大后信號、整形后的信号：分频电路如图所示图分频电路分频电路是由两片LS、和一片LS实现的单片机测频率电路ATC初始时从P和P输出P=，P=此时将从LS的outut端输出未经分频的信号，当ATC检测到脉冲频率高于KHz时置P=，P=此时将从LS的outut端输出经十分频的信号，当ATC检测到脉冲频率高于MKHz时P=，置P=此时将從LS的out