數字頻率計是我們經常會用到的實驗儀器之一，本實驗要使用單片機和計數電路及液晶器件來設計一個寬頻的數字頻率計。

數字頻率計的實驗電路圖(初步方案)

1) 數字頻率計的計數及顯示電路：

圖1數字頻率計的設計電路圖

2)前置放大及分頻電路

數字頻率計的設計思路

頻率的測量實際上就是在1S時間內對信號進行計數，計數值就是信號頻率。用單片機設計頻率計通常采用兩種辦法，1)使用單片機自帶的計數器對輸入脈沖進行計數，或者測量信號的周期;2)單片機外部使用計數器對脈沖信號進行計數，計數值再由單片機讀取。

由于單片機自帶計數器輸入時鐘的頻率通常只能是系統時鐘頻率的幾分之一甚至幾十分之一，因此采用單片機的計數器直接測量信號頻率就受到了很大的限制。

本實驗電路采用方式2，使用一片74LS393四位雙二進制計數器和Atmega8的 T1計數器組成了24位計數器，最大計數值為16777215。如果輸入信號經過MB501分頻器進行64分頻后再進行測量，則固定1S時基下最高測量頻率為1073.741760Mhz。

為了方便得到準確的1秒鐘測量閘門信號，我們使用了Atmega8的異步實時時鐘功能，采用32.768Khz的晶振由TC2產生1秒鐘的定時信號。

數字頻率計的測量原理

單片機打開測量閘門，即PB1輸出高電平，同時TC2定時器啟動。74LS393開始對輸入脈沖進行計數，74LS393每計數達256時，Atmega8的T1計數器也向上計數1次。當1S定時到達時，單片機產生中斷，PB1輸出低電平關閉測量閘門，然后Atmega8讀取74LS393和T1的計數值，然后送LCD顯示。

所謂“頻率”，就是周期性信號在單位時間變化的次數。電子計數器是嚴格按照f=N/T的定義進行測頻，其對應的測頻原理方框圖和工作時間波形如圖1 所示。從圖中可以看出測量過程：輸入待測信號經過脈沖形成電路形成計數的窄脈沖，時基信號發生器產生計數閘門信號，待測信號通過閘門進入計數器計數，即可得到其頻率。若閘門開啟時間為T、待測信號頻率為fx，在閘門時間T內計數器計數值為N，則待測頻率為

fx = N/T (1)

若假設閘門時間為1s，計數器的值為1000，則待測信號頻率應為1000Hz或1.000kHz，此時，測頻分辨力為1Hz。

本實驗的閘門時間分為為4檔：1s,100ms,10ms,1ms。

圖2 測頻原理框圖和時間波形

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