发布时间 : 星期三 文章数字频率计课程设计更新完毕开始阅读f25a38d2ce2f0066f5332267
一、 设计题目：
数字频率计 二、 系统功能：
1．基本原理：
用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则没测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率，转速，声音的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器电子系统非常广泛的应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。数字电路制造工业的进步，使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能，从而提高系统可靠性和速度。
本频率计的设计以C51单片机为核心,利用它内部的定时/ 计数器完成待测信号周期/ 频率的测量。单片机内部具有2个16 位定时/计数器,定时/ 计数器的工作可以由编程来实现定时、计数产生计数溢出中断要求的功能。在构成为定时器时,每个机器周期加1 (使用12MHz 时钟时,每1us 加1) ,这样以机器周期为基准可以用来测量时间间隔。在构成为计数器时,在相应的外部引脚发生从1 到0 的跳变
时计数器加1 ,这样在计数闸门的控制下可以用来测量待测信号的频率。外部输入每个机器周期被采样一次,这样检测一次从1 到0的跳变至少需要2 个机器周期(24 个振荡周期) ,所以最大计数速率为时钟频率的1/ 24 (使用12MHz 时钟时,最大计数速率为500 KHz) 。定时/计数器的工作由相应的运行控制位TR 控制,当TR置1 ,定时/ 计数器开始计数;当TR 清0 ,停止计数。 2．频率计实现：
频率计的结构包括一个测频率控制信号发生器、一个计数器和一个锁存器。
（1）测频率控制信号发生器：
设计频率极的关键是设计一个测频率控制信号发生器，产生测量频率的控制时序。控制时钟信号clk取为1Hz，2分频后即可查声一个脉宽为1秒的时钟test-en，一此作为计数闸门信号。当test-en为高电平时，允许计数；当test-en由高电平变为低电平（下降沿到来）时，应产生一个锁存信号，将计数值保存起来；锁存数据后，还要在下次test-en上升沿到哦来之前产生零信号clear，将计数器清零，为下次计数作准备。 （2）计数器：
计数器以待测信号作为时钟,清零信号clear到来时,异步清零;test-en为高电平时开始计数。计数是以十进制数显示,本文设计了一个简单的10kHz以内信号的频率机计，如果需要测试较高的频率信号，则将输出位数增加，当然锁存器的位数也要增加 。 （3）锁存器：
当test-en下降沿到来时，将计数器的计数值锁存，这样可由外部的七段译码器 译码并在数码管显示。设置锁存器的好处是显示的数据稳定，不会由于周期性的清零信号而不断闪烁。锁存器的位数应跟计数器完全一样。
三、 所使用芯片及组件的原理： 1．8051的基本功能：
8051 系列的基本结构如下： （1）一个8 位算术逻辑单元
（2）32 个I/O 口（4组8位端口）可单独寻址 （3）两个16 位定时计数器 （4）全双工串行通信
（5）6个中断源两个中断优先级 （6）128字节内置RAM
（7）独立的64K字节可寻址数据和代码区
8051 可对存储区直接或间接寻址。每个8051处理周期包括12个振荡周期每12个振荡周期用来完成一项操作如取指令。计算指令执行时间可把时钟频率除以12取倒数然后指令执行所须的周期数。
8051结构提供给用户3个不同的存储空间，每个存储空间包括从0到最大存储范围的连续的字节地址空间通过利用特定地址的寻址指令解决了地址重叠的问题。
第一个存储空间是代码段，用来存放可执行代码。代码段是只读的，当要对外接存储器件如EPROM进行寻址时，处理器会产生一个信号。但这并不意味着代码区一定用一个EPROM。目前一般使用EEPROM作为外接存储器，可以被外围器件或8051进行改写。这使系统更新更加容易，新的软件可以下载到EEPROM中，而不用拆开它，然后装入一个新的EEPROM。除了可执行代码，还可在代码段中存储查寻表，为达此目的，8051提供了通过数据指针DPTR或程序计数器加上由累加器提供的偏移量进行寻址的指令，这样就可以把表头地址装入