摘要：用D触发器控制两个计数器count1和count2的同步工作，以保证count1和count2计数时间的一致性：将count1和count2与单片机的定时器TO和T1相结合构成两个20位的高精度计数器，分别对标准频率脉：中和被测频率脉冲进行计数：利用单片机串行完成输出显示。从而克服了传统测频原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而降低的局限性，提高了频率测量的精度。
　　关键词：单片机控制 等精度 频率 计数器
　　中图分类号：TP368.1
　　文献标识码：B 文章编号：1002-2422(2008)01-0005-02
　　
　　用傳统测频原理制作的频率计，其测量精度往往随被测信号频率的下降而降低，在实际应用过程中有很大的局限性。等精度频率计能够大幅提高频率的测量精度，更有利于教学和科研中的频率测试。创新实验设计利用单片机、2个计数器以及D触发器对被测信号脉冲与标准信号脉冲实现同步计数，完成频率测量功能。在保证产品质量和增加产品功能的同时，突现降低制作成本、取材方便、电路简单等特点，具有实用价值，在淮安市电子设计竞赛中受到了评委专家们的好评，荣获三等奖。
　　
　　1 系统的硬件设计组成框图
　　
　　系统的硬件设计原理框图如图1所示，主要由计数器、单片机和显示电路三部分组成。其中，计数器实现对标准频率与被测频率进行同步检测计数；单片机完成对计数数据进行运算处理；显示电路对单片机输出数据进行直观显示。系统的总体功能即是完成对被测信号脉冲进行计数，数据处理，输出显示控制。
　　
　　1.1信号输入电路设计
　　两个外接计数器Count1与Count2(74LS161)，与单片机内部的定时器组合构成两个20位的计数器，分别用于对标准频率脉冲和被测频率脉冲进行计数。D触发器用于控制两个计数器的同步启动和停止。D触发器的O端接到两个计数器的使能端上，当Q=1时，两计数器同时启动：当Q=0时两计数器同时停止计数：保证两个计数器计数时间的一致性。两个外接计数器既可作为计数器，又能起到分频的作用，使加到T0和T1的频率不能太高，以保证T0和T1准确计数；增加两个计数器的位数可以扩大测量频率的频率范围。
　　
　　
　　1.2单片机控制电路设计
　　单片机89C51用于控制整个系统的运行控制，计算处理由两个计数器送过来的脉冲计数数据和输出。由单片机的数据运算处理软件编程功能计算出被测信号频率，输出串行数据，传送到串行译码显示电路，显示被测信号的精确频率值。
　　
　　1.3串行显示电路设计
　　利用74LS161移位寄存功能(分频)对单片机输出的串行数据逐级分频，从第一级到最后一级总共分频8次，这样就把单片机输出的串行数据转换为并行数据。由74LS161的译码显示功能，对数据进行频段译码，分8段进行数码显示，直观明了。电路设计简单，避免了并行输出占用单片机输出接口多、线路复杂，不易布线制作的困难和麻烦。
　　
　　2 系统的软件程序设计
　　
　　单片机等精度频率计的软件流程框图如图2所示。该软件流程比较简单，只要按照测频原理一步步进行编程即可。编写程序时，一定要先允许T0和T1计数，用指令设置TR0与TR1：然后再使D触发器输入端置1，允许外部计数器计数。在停止计数器时恰好相反，应先停止外部计数器，然后再停T0和T1计数。被测信号频率的计算公式为：Fx=FsNx/Ns。为了保证测试结果的准确，设计采用了多字乘除法，先是进行Fs与Nx相乘，编写4字节乘以4字节的程序；然后再除以Ns，这是8字节除以4字节的除法程序。以上计算程序经多次调试验证，其整数部分绝对准确无误。程序清单从略。
　　
　　3 结束语
　　
　　该设计制作的等精度频率计，其测频范围很宽，可测量0.1Hz到几十MHz的脉冲信号。但随着所测频率高低的不同，测试方法也不一样。在高频段通常是采用测脉冲个数来进行测频；而在低频段一般是采用测量信号正负脉冲的脉宽求得周期计算频率的方法；能保证测量的精度。实验制作只做高频段的测试。下一步还应完善低频段的测试功能，使等精度测频功能更加全面；在条件允许的情况下，还可以采用EDA等方法进一步提高测频范围和测试精度。