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单片机课程设计

———简易频率计

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摘要

随着电子信息产业的不断进展，信号频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日趋重

要。传统的频率计一般是用很多的逻辑电路和时序电路来实现的，这种电路一样运行较慢，

而且测量频率的范围较小。考虑到上述问题，本论文设计一基于单片机设计频率计。第一，

咱们把待测信号通过放大整形，然后把信号送入单片机的按时计数器里进行计数，获的频率

值，最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示。本文从频率计的原理动身，介绍了基

于单片机的频率计的设计方案，选择了实现系统的各类电路元器件，并对硬件电路进行了仿

真。

关键字：单片机频率计测量

一、设计任务

设计制作一个简易频率计，该频率计能测量正弦波和方波信号的频率。

设计框图如下：

小信号放大整形控制

输入处理处理显示

大信号

输入

图一.简易频率计框图

二、设计指标要求

大体要求

（1）能测量频率正弦波和方波10Hz—100kHz。

（2）数码显示共3位，其中1位小数，自动换挡（00—999Hz）有一个指示灯亮，表示单位

是Hz，0.00—99.9kHz，另一个灯亮，表示单位是kHz。

（3）要有输入信号超范围的爱惜电路。

发挥要求

（1）能测量方波的周期，并显示。

（2）能测量100mV的正弦波。

三、设计仪器

PC一台、WAVE6000仿真实验箱一台、LM324芯片一个、三极管一个、10KΩ,2MΩ,5KΩ电阻

各一个、稳压二极管一个、面包板一个和导线假设干

四、设计原理

图二.电路原理图

方案选择及实现原理

（1）单片机频率计数原理

本方案要紧以单片机为核心，利用单片机的计数按时功能来实现频率的计数而且利用单

片机的动态扫描把测出的数据送到数字显示电路显示。

由于频率计实现的能够说是对脉冲信号个数的技术，依照这一简单原理，咱们能够利用

单片机片内的两个按时器/计数器T0T1实现对输入信号的频率计数。具体设计思路如下：

先利用按时器T1按时1s，但由于单片机的最大技术范围为65536。因此，可先利用T1

按时100ms,按时十个周期，那么达到按时1s的目的。在按时器1T1按时的同时，将单片

机内的另一个按时/计数器置为十六位计数功能，对输入信号进行计数。同上述问题，单片

机计数范围仅能达到65536，与对频率计数所要求的功能是远远不够的。因此，当频率计数

值超过65536时，计数器会溢出。现在便需要通过软件编程对计数数据进行数据处置，从而

实现对输入信号频率的无过失计数。

（2）对正弦信号频率计数处置电路原理

图三.整形电路

由于单片机属于数字集成电路，它仅能够被输入时刻离散和幅度离散的数字信号。关于

数字信号，时刻持续和幅度持续的信号称为模拟信号。最多见的模拟信号为正弦波，它是一

种正负交替转变的周期信号。若是希望利用单片机测量正弦波信号的频率，待测的正弦波信

号第一必需被转换成方波。在正弦波到方波的转换电路中三极管电路用来把正负交替转变的

正弦波转化成单向的脉冲波。三极管电路的电源与单片机电路采纳一样的电源。三极管电路

的输入端采纳零偏置，当输入信号为正弦波的负半周时，三极管截止，电路输出电压等于电

源电压；当输入信号为正弦波的正半周时，三极管导通，电路输出电压随着输入信号电压的

增加而下降。在输入信号电压的幅度足够大的情形下，三极管进入饱和状态，电路输出电压

将接近0。三极管电路输出的单向