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浅析数字频率计的原理及其应用

作者：杨振羽

来源：《武汉科技报科教论坛》·2013年第10期

【摘要】随着电子信息产业的发展，信号作为其最基础的元素，其频率的测量在科技研

究和实际应用中的作用日益重要，而且需要测频的范围也越来越宽。传统的频率计通常采用组

合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，产品不但体积较大，运行速度慢，而且测量范围

低，精度低。因此，随着对频率测量的要求的提高，传统的测频的方法在实际应用中已不能满

足要求。

【关键词】数字；频率计；应用

一、引言

在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有

十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。测量频率的方法有多种，其中电子计数器

测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测

量的重要手段之一。电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量

被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。直接测频法适用于高频信号的频率测

量，间接测频法适用于低频信号的频率测量。

数字频率计在电子、通讯等领域中的实验、研究开发、生产用途非常的广泛，它可以由逻

辑电组成，也可以用单片机控制。由逻辑电路组成的频率计，结构复杂，组装、调试比较麻

烦；由单片机控制的频率计，数据采集、计算、译码及量程的自动转换，都可以由CPU来完

成，简化了电路，提高了系统的可靠性。在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许

多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。测量

频率的方法有多种，其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实

现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。电子计数器测频有两种方式：一是直

接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。

直接测频法适用于高频信号的频率测量，间接测频法适用于低频信号的频率测量。

二、频率计的基本原理

频率计的基本原理是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。本文。

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。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

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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。

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数字集成电路广泛用于

计算机、控制与测量系统，以及其它电子设备中。一般说来，数字系统中运行的电信号，其大

小往往并不改变，但在实践分布上却有着严格的要求，这是数字电路的一个特点。数字集成电

路作为电子技术最重要的基础产品之一，已广泛地深入到各个应用领域。

数字频率计是直接用十进制的数字来显示被测信号频率的一种测量装置。它不仅可以测量

正弦波、方波、三角波和尖脉冲信号的频率，而且还可以测量它们的周期。所谓频率就是在单

位时间（1s）内周期信号的变化次数。若在一定时间间隔T内测得周期信号的重复变化次数为

N，则其频率为f=N/T。

三、数字频率计的用途

数字计数器是测量信号频率的装置，也可以用来测量方波脉冲的脉宽，通常频率以数字形

式直接显示出来，简便易读，即所谓的数字频率计，频率测量对生产过程监控有很重要的作

用，可以发现系统运行中的异常情况，以便迅速作出处理。传统的频率计采用测频法测量频

率，通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，产品不但体积较大，运行速度慢，而

且测量低频信号不宜直接采用，频率计基于单片机技术，开发一种数字式频率计数器，该频率

计具有操作简单方便响应速度快、体积小等一系列优点，可以及时准确地低频信号的频率。

频率计的应用范围很广，不仅应用于一般的仪器测量当中，还可应用于工业控制