51单片机项目（2）--基于51单片机的频率计仿真

本设计实现的功能：实现对正弦信号的频率测量，并用一个按键控制对频率的读取。当按键按下时，测量频率并且将其显示在LCD1602屏幕上。测频范围是1-100KHZ。

整体原理图如下：

频率测量的基本方法为 :测频法、测周法、测频与测周结合的方法。我这次的设计采用的是测频法。由于是对正弦信号的测量，所以要对正弦信号整形。因为单片机的管脚所能识别的高电平为3.3V左右。波形整形我所采用的方案是用一个运放构成一个电压比较器，电压比较的反向输入端接地，正向输入端接正弦信号，那么这个输入正弦信号经过电压比较器之后，就会输出同频率的方波信号。整形的波形如下所示：

硬件上的准备工作完成之后，接下来就是软件程序的编写了。测频的思路是：使用外部中断，记录输入脉冲的个数。然后在用一个定时器，读取一段时间内的脉冲个数。通过脉冲个数和产生脉冲所花费的时间，就可以计算出频率了。

部分代码如下：

首先配置定时器的中断时间为50ms，通过在定时器的中断服务函数中对变量t++，当t加到20的时候，说明时间已经过去了1S。此时读取外部中断中的count量，也就是1S内记录到的脉冲个数，所得到的就是外部脉冲的频率了。

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频率计的使用说明

在电子测量领域，频率是一个重要的参数，往往作为计算的基础参量与参考数值，随着计算机网络和电子科学技术的不断发展，频率的测量要求越来越高。这时一台高精度的频率计就显得尤为重要。

频率测量技术发展到今天，测量方法按照测量划分的话主要是有直接测频法，时间间隔，香味转换测频法、数字化测聘法、内插测频法和混频测频法。数字化测频法中对等精度频率测量法进行了两方面的改进：一方面在不提高系统工作频率和延长测量门限时间的前提下，通过在对原有的基准时钟信号计数值的修正，从而便提高了测量精度；从另一个角度上讲利用对被测信号的自适应分频，消除了预置门限时间带来的不足，简化了同步逻辑电路，提高了系统可靠。

SYN5636型通用计数器该计数器具有“多路并行计数法”：基于多路并行 处理能力强、计算速度快、成本低、集成度高的FPGA， 使用多路不同分频的基准信号进行计数；利用绝对误差只可能是1，选出最高精度的计数结果。具体实现时，使用宽带 放大器、高速比较器搭建高速比较模块，使用FPGA作为测 频模块，使用单片机、LCD显示屏和键盘组成控制模块，使 用 verilog编程实现“多路并行计数法”。预期实现对1赫兹～199Ｍ赫兹正弦信号频率的高精度测量，同时实现对方波信号 的时间间隔测量和脉冲信号的占空比测量。

该频率计以FPGA和单片机为核心，采用“多路并行计数法”实 现信号频率的高精度测量。输入信号经高频放大和比较模块转换为方波信号输入FPGA单元，经多路不同倍数分频 后进行并行计数，最后由单片机选择输出精度高的一路计数值，利用换算关系得出最终的测量结果。经测试，该数字频率计可实现１hz～199mhz、10ｍvrms～１vrms正弦信号的频率测量，相对误差的绝对值不大于0.0001%；100hz～１mhz、50mv～1v同频方波的时间间隔测量，测量范围为0.1us～100ms，相对误差的绝对值不大于1%；50mv～1v、1hz～5Mhz脉冲信号的占空比测量，相对误差的绝对值不大于1％。因此，具有测量精度高、测量频率范围宽和测量幅度范围大的特点。

在现在的科技领域，频率是一个最基本也最常见的一个物理参数。数字频率计作为一种最基本的测量仪器以其测量精度高、速度快、操作简便、数字显示等特点被广泛应用。许多物理量，例如温度、压力、流量、液位、PH值、振动、位移、速度等通过传感器转换成信号频率，可以用频率计来测量。基于频率计组成的各种测量仪器、控制设备、实时监测系统已应用到国际民生的各个方面。

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