前段时间在做校内电子设计竞赛的题目，选题是《简易数字频率计》，因为这是电子类的竞赛，对于自己的能力是一个考查，所以自己也是比较的看重，与队友经过半个多月的努力，终于把它给做出来了，虽然做的不是很好，但还是拿出来看看，其中，队友做的是硬件，我负责的软件部分。
摘 要
基于单片机的数字频率计的设计，目的是设计一款数字频率计，能够测量1 Hz ～ 100KHz的数字频率，包括正弦波及方波的测量，支持0.5 V ～ 20 V电压。本频率计以STC89C52为核心，通过整形放大电路将外部脉冲变成同频率的矩形波，再利用单片机内部定时/计数器，通过控制其门控时间，对外部输入脉冲进行计数。优点是测量准确度高，响应速度快，功耗低，体积小。
关键字：单片机、整形放大、计数
目 录
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Simple digital frequency meter
1. 方案设计与论证
1.1 整体方案比较与论证
方案一：测周期法
测周期法又称为计时法，测周期法使用被测信号来控制闸门的开闭，而将标准时基脉冲通过闸门加到计数器，闸门在外信号的一个周期内打开，这样计数器得到的计数值就是标准时基脉冲外信号的周期值，然后求周期值的倒数，就得到所测频率值。
首先把被测信号通过二分频，获得一个高电平时间是一个信号周期T的方波信号；然后一直用一个周期为T1的高频方波信号作为计数脉冲，在一个信号周期T的时间内对T1信号进行计数，在被测信号的一个周期内也存在最大±1 的标准信号脉冲误差，被测信号频率越低，误差越小，一般在信号频率较低时采用。
方案二：测频法
测频法又被称为计数法，计数法是被测信号通过一个定时闸门加到计数器进行计数的方法，如果闸门打开时间为T，计数器得到的计数值为N，则被测频率为f=N/T.改变时间T,则改变频率范围。由此方法可得到准确的频率。
考虑到频率测量的准确性，所以本次设计采用方案二。
1.2 模块电路的方案设计
1.2.1 预处理功能模块
预处理功能模块包括2部分：输入通道电路、基准信号电路。
输入通道电路：输入级及过载保护 → 放大极 → 整形级
选用LM358对输入信号进行两级放大，有4倍和40倍两种放大倍数，用开关控制。放大后的信号送入由LM393构成的比较器，转变成TTL信号
电路图如下：
基准信号电路：本设计采用由NE555构成振荡电路产生方波来作为时基信号
电路图如下：
1.2.3 显示电路
通过键盘实现功能选择，信号频率显示功能用12864模块实现，它与单片机的接口如下图所示，D0-D7为数据口，E,RW,RS为控制信号，可以实现被测频率值与周期的显示。
2. 理论分析与计算
2.1 系统原理
图1
如图1所示，52单片机有3个定时/计数器，均有定时与计数两种模式。单片机工作在定时器模式时，C/T开关打向上边，对单片机内部晶振12分频（12时钟模式下）后的频率进行计数，通过设定计数初值来进行定时。单片机工作在计数器模式时，C/T开关打向下边，对Tn脚输入的外来脉冲进行计数。本设计将T0、T1两个定时器设置为计数器模式，分别对被测脉冲与基准脉冲进行计数，将T2设置为定时器模式，通过T2对T0、T0计数时间长短的控制，从而来计算外来频率的大小。
设T0计数的数值为M0 ，T2的定时时间为T，则被测信号的频率为：
Fx = M0 /T
本设计可产生一个25KHz左右的时基信号，通过该时基信号可以对测得的频率进行一定程度的自检，设T1计数的时基信号数值为M1，然后从T0输入与此时基信号相同频率的信号，设为M0，T2的定时时间为T，则误差为：
Ef = （ | M0 - M1 | / M1 ）/ T
2.2电路原理
555振荡器：
3、软件系统分析与设计
3.1 主程序设计
3.2 子程序设计
延时函数： void delay(uint z);
写命令函数： void write_com(uint com);
写数据函数： void write_data(uint date);
频率显示函数： void disp(ulong z);
周期显示函数： void disp_cycle(ulong z);
显示定位函数： void pos(uchar x,uchar y);
液晶初始化函数： void lcd_init();
定时器初始化函数: void t0_t1_init();
4、功能与数据测试及结果分析
4.1 测试仪器
数字示波器：TDS1012
直流稳压电源：YB1732B3A
DDS函数信号发生器：SU3080
4.2 测试方法及数据
4.3 测试结果分析
通过对本频率计各类指标的测试，其满足频率测量和周期测量基本功能，可测频率范围0Hz ～ 130KHz，可测幅度范围为0.1V ～ 20V，具有简单的自检功能，测试精度基本满足基础部分要求，但是正弦波在1 ～ 5Hz区间由于部分原因无法测量出数据，但是此部分频率较小，影响不大，所以本频率计可用于一般场合下方波及正弦波的频率与周期测量。
[1]张毅刚.单片机原理及接口技术(C51编程)[M].北京：人民邮电出版社，2011.
[2]康华光.电子技术基础 数字部分(第五版)[M].北京：高等教育出版社，2006.
[3]Stephen Prata.C Primer Plus(第五版)中文版[M].北京：人民邮电出版社，2005.
[4]AT89S52 User’s Guide[EB/OL]. http://www.atmel.com/AT89S52.pdf
附录：
一、系统电路图
二、实物图
代码附件：
V3(定稿);测频、周、功能控制、液晶显示、可简自检、可测方波占空比.txt
