簡易數(shù)字頻率計設(shè)計方案（一）

本次設(shè)計的數(shù)字頻率計以AT89C52為核心，在軟件編程中采用的是C51語言，測量采用了多周期同步測量法，它避免了直接測量法對精度的不足，同時消除了直接與間接相結(jié)合方法，需對被測信號的頻率與中介頻率的關(guān)系進(jìn)行判斷帶來的不便，能實現(xiàn)較高的等精度頻率和周期的測量。

硬件電路設(shè)計方案

多周期同步測量法的基本思路是使被測信號與閘門之間實現(xiàn)同步化，從而從根本上消除了在閘門時間內(nèi)對被測信號進(jìn)行計數(shù)時的±1量化誤差，使測量精度大大提高。倒數(shù)計數(shù)器就是基于該方法而設(shè)計出來的一種具有創(chuàng)新思想的測頻、測周期的儀器。它采用多周期同步測量法，即測量輸入多個（整數(shù)個）周期值，再進(jìn)行倒數(shù)運(yùn)算而求得頻率。其優(yōu)點是：可在整個測頻范圍內(nèi)獲得同樣高的測試精度和分辨率。

1、系統(tǒng)級方案設(shè)計

在選擇多周期同步等精度測量法的情況下，按照自頂向下的設(shè)計方法，可以畫出該頻率計的系統(tǒng)級框圖，如圖1所示。根據(jù)測周期、頻率的原理，可以將總體框圖分為三個子系統(tǒng)：輸入通道（即前置整形電路）該部分主要由模擬電路組成的;多周期同步等精度頻率、周期的測量、控制及功能切換（中間部分），該部分基本上由數(shù)字硬件電路組成;單片機(jī)及外圍電路，包括單片機(jī)、數(shù)碼顯示。

2、子系統(tǒng)設(shè)計

1.輸入通道的設(shè)計。輸入通道是由前置放大器和整形器組成的，所以要對前置放大器的增益和帶寬指標(biāo)進(jìn)行估計。為了能準(zhǔn)確測量信號，將輸入信號經(jīng)過一個放大整形電路。其具體實施方案為：將輸入信號經(jīng)過LM358運(yùn)放放大，再通過74LS132整形，此時的信號還不能直接送入單片機(jī)，這是因為在硬件上CPU對INT0和INT1引腳的信號不能控制，解決這個問題要通過硬件，再配合軟件來解決。

2.預(yù)置閘門時間發(fā)生電路設(shè)計。閘門時間的確定，可以先由一個555定時器產(chǎn)生一個脈沖信號，將555產(chǎn)生的脈沖信號送入到74LS90十進(jìn)制計數(shù)器當(dāng)中，由于74LS90具有二-五進(jìn)制混合計數(shù)的功能，所以可以用它來實現(xiàn)五進(jìn)制計數(shù)，將74LS90的輸出接到3—8線譯碼器74LS138的輸入端，再將譯碼器的輸出端接上五個發(fā)光二極管，這樣就可以實現(xiàn)硬件上的閘門時間控制。但是考慮到硬件實現(xiàn)上的復(fù)雜性，可以通過軟件上來實現(xiàn)，就是將五個發(fā)光二極管直接接到單片機(jī)的P1口由軟件上來實現(xiàn)，通過按鍵來改變它的閘門時間。

3.數(shù)碼顯示電路的設(shè)計。該部分電路是由單向八位移位寄存器74LS164和數(shù)碼管組成的?？紤]到精度的問題，取五位計數(shù)值，采用五片74LS164級聯(lián)，同時還要顯示頻率和周期的單位，所以還需再級聯(lián)一塊74LS164，在74LS164的輸出端接六個單位指示燈，分別表示周期頻率的三個不同的單位數(shù)量級，即周期單位s，ms，μs和頻率單位Hz，KHz及MHz。移位寄存器的時鐘信號是由單片機(jī)的串行輸出口TXD腳控制。