基于单片机高性价比频率计的设计与实现

　　1 系统测量原理

　　测量方法采用多周期同步测量法，保证了测量精度。

　　多周期同步测量原理与传统的频率和周期的测量原理不同，时钟信号(f0)经同步电路作用后与被测信号同步。主门 与主门 在时间T 内被同时打开，于是计数器 和计数器 便分别对被测信号和时钟信号的周期数进行累计。在T内，事件计数器的累加数为Na；时间计数器的累加数为Nb。再由单片机运算得出被测频率为（Na/Nb）×f。由于D触发器的同步作用，计数器 所记录的Na值已不存正负1误差的影响。但由于时钟信号与闸门的开和关无确定的相位关系，计数器 所记录的Nb值仍存在正负1误差的影响，由于时钟频率很高，正负1误差影响小，所以测量精度与被测信号频率无关，且在全频段的测量精度是均衡的。

　　图1 系统测量原理框图

　　2 系统硬件设计

　　在频率计设计中，硬件电路采用了8051单片机、双四位二进制计数器74LS393、缓存器74LS244、8155带RAM和定时器/计数器的可编程并行接口芯片、16K程序存储器扩展芯片2716、十倍分频器74s196、反向器74ls14、反向驱动器7406、7407等。所采用的芯片技术成熟，性能可靠，性价比较高。

　　系统硬件主要由四部分组成:通道部分、计数器部分、单片机控制和接口部分、显示部分。

　　2.1通道部分

　　本频率计的输入通道由两部分组成，第一部分就是常见的信号预处理电路，包括对被测信号的放大、整形、滤波等等。第一级由开关三极管构成的零偏置放大器，三极管采用开关三极管以保证放大器具有良好的高频响应。第二级是由74LS14施密特触发器构成的电路。施密特触发器一方面起到整形作用，用于把放大器生成的单相脉冲信号转换成与TTl/CMOS兼容的方波信号。另一方面其滞后带宽可以有效抑制信号中的干扰。第三级是由74ls196构成的分频器电路。本机设计测频范围20HZ～100MHZ，当被测频率大于10 MHZ时，需经分频电路分频后再送入计数器电路。第四级是由4N25构成的光电隔离电路，用于把输入的电信号转化为光信号进行传输，从而把测量电路与外界干扰隔开，能有效地保证测量精度。