簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)------基于C8051F330WuYangbo2011.04version1.01.頻率測(cè)量的工作原理數(shù)字頻率計(jì)是用于測(cè)量信號(hào)頻率的儀器。測(cè)量信號(hào)的頻率參數(shù)是最常用的測(cè)量方法之一。常用的有測(cè)頻法和測(cè)周法兩種。1.1測(cè)頻法

測(cè)頻法的基本思想：讓計(jì)數(shù)器在閘門信號(hào)的控制下計(jì)數(shù)1秒時(shí)間，計(jì)數(shù)結(jié)果是1秒內(nèi)被測(cè)信號(hào)的周期數(shù)，即被測(cè)信號(hào)的頻率。若被測(cè)信號(hào)不是矩形脈沖，則應(yīng)先變換成同頻率的矩形脈沖。測(cè)頻法的常用原理圖fX=N/T測(cè)頻法的誤差分析：

f測(cè)-f真=±1Hz最大絕對(duì)誤差均為±1Hz，即最大相對(duì)誤差為：

σmax=（f測(cè)-f真）/f真=±1/f真

由上式可知，在閘門信號(hào)相同時(shí)，測(cè)頻法的相對(duì)誤差與被測(cè)信號(hào)的頻率成反比。因此測(cè)頻法適合于測(cè)量頻率較高的信號(hào)。1.2測(cè)周法當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率較低時(shí)，為保證測(cè)量精度，常采用測(cè)周法。即先測(cè)出被測(cè)信號(hào)的周期，再換算成頻率。測(cè)周法的實(shí)質(zhì)是把被測(cè)信號(hào)作為閘門信號(hào)，在它的高電平的時(shí)間內(nèi)，用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻率的信號(hào)源作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖。

測(cè)周法的基本思想：

TX=NT0/k

測(cè)周法原理圖測(cè)周法的誤差分析：利用測(cè)周法所產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差，顯然也等于±1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)周期。如果被測(cè)信號(hào)周期的真值為

T真=T1·N，則

T測(cè)=T1·（N±1）最大相對(duì)誤差為：σmax=（f測(cè)-f真）/f真=T真/T測(cè)

–1

=±1/（N±1）由上式可知，對(duì)于一定的被測(cè)信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率越高，則N的值越大，因而相對(duì)誤差越小。1.3測(cè)頻與測(cè)周相結(jié)合的測(cè)頻方法例如：頻率測(cè)量的指標(biāo)如下

a.測(cè)量范圍信號(hào)：方波、正弦波幅度：0.5V～5V

頻率：1Hz～1MHzb.測(cè)試誤差≤0.1%問題：1、閘門信號(hào)寬度如何選擇？2、時(shí)標(biāo)信號(hào)周期如何確定？3、測(cè)頻法和測(cè)周法的交叉頻率點(diǎn)是多少？1s閘門1μs時(shí)標(biāo)直接測(cè)頻和直接測(cè)周期的量化誤差2.基于單片機(jī)的頻率測(cè)量利用單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器的定時(shí)和計(jì)數(shù)功能實(shí)現(xiàn)閘門信號(hào)的產(chǎn)生和待測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)。

2.1

基本思想：例如：用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0作為定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)1秒定時(shí)；用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1作為計(jì)數(shù)器，對(duì)輸入的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。

當(dāng)按動(dòng)開關(guān)時(shí)，開始定時(shí)及計(jì)數(shù)，時(shí)間到停止計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值通過數(shù)碼管顯示，得到頻率值。

2.2

C8051F330定時(shí)器

C8051F33x內(nèi)部有4個(gè)16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器：其中兩個(gè)與標(biāo)準(zhǔn)8051中的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器兼容，另外兩個(gè)是16位自動(dòng)重裝載定時(shí)器，可用于ADC、SMBus或作為通用定時(shí)器使用。定時(shí)器0和定時(shí)器1可以工作在計(jì)數(shù)器方式。當(dāng)作為計(jì)數(shù)器使用時(shí)，在為定時(shí)器所選擇的輸入引腳（T0或T1）上出現(xiàn)負(fù)跳變時(shí)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器寄存器的值加1。對(duì)事件計(jì)數(shù)的最