基于单片机的频率计的设计说明.docx
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2022-06-26
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第一章 引言
1.1 选题的目的意义
数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。其基本原理就是用闸门计数的方式测量
脉冲个数。频率是单位时间（ 1s ）信号发生周期变化的次数。如果我们能在给定的 1s 时
间对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必
须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉
冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔的脉冲个数，将其换算后显示出来。
频率测试是电子学中最基本的测量之一。 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频
等科研生产领域不可缺少的测量仪器。 它是一种用十进制数字， 显示被测信号频率的数
字测量仪器。 它的基本功能是测量正弦信号， 方波信号以与其他各种单位时间变化的物
理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，
测量迅速，精度高，显示直观，所以经常要用到数字频率计。
数字频率计的主要实现方法有直接式、锁相式、直接数字式三种。
直接式的优点是速度快、相位噪声低，但结构复杂、杂散多，一般只应用在地面雷达中。
锁相式的优点是相位同步自动控制，制作频率高，功耗低，容易实现系列化、小型化、
模块化和工程化。
直接数字式的优点电路稳定、精度高、容易实现系列化、小型化、模块化和工程化。
随着单片锁相式数字频率计的发展，锁相式和数字式容易实现系列化、小型化、模块化
和工程化，性能也越来越好，已逐步成为两种最为典型，用处最为广泛的数字频率计。
数字频率计可用纯硬件实现法（可选的器件有通用的 SSI/MSI/LSI 集成电路、专用集成
电路、可编程逻辑器件等），也可用纯软件实现法（可选的平台有 PC 机、单片机、 DSP 器件
等）；一般考虑用软硬件相结合的实现法，但是实现的频率精度可能没有纯硬件实现的精确高。
1.2 国外研究综述
在电子测量领域中，频率测量的精确度是最高的，可达 10—10E-13 数量级。因此，在生产过
程中许多物理量，例如温度、压力、流量、液位、PH 值、振动、位移、速度、加速度，乃至
各种气体的百分比成分等均用传感器转换成信号频率，然后用数字频率计来测量，以提高精
确度。
由于大规模和超大规模数字集成电路技术、数据通信技术与单片机技术的结合，数字频
率计发展进入了智能化和微型化的新阶段。其功能进一步扩大，除了测量频率、频率比、周
期、时间、相位、相位差等基本功能外，还具有自捡、自校、自诊断、数理统计、计算方均
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