; 本文介绍了一种基于单片机的宽范围、高精度、智能化且性价比高的频率计的设计方法。详细的介绍了一种等精度测量的思想，并对系统硬件和软件的具体实现进行了深入的探讨说明。本系统以W78E58单片机为核心控制器件，使用LF353PC运算放大器对信号进行放大，并以TL714CP高速电压比较器进行波形整形，利用CD4518BE构成分频器通道同时结合MC74HC151N数据选择器实现量程的自动切换，最后将测量得到的数据计算后在CM12864-12液晶显示器上显示出来。使用C语言完成软件部分的设计，其中结合了平均滤波等数字信号处理技术和自校准等智能仪器技术；介绍了软件编程思想，给出了程序流程图，并最终完成了PCB电路和样机的制作、调试。经实际测试该样机可支持频率范围1HZ～1.5MHZ，方波下最小VPP为20mV；正弦波、三角波下最小VPP为40mV三种类型交流信号的频率检测及显示，相对显示精度优于0.01%。充分结合利用了单片机的数学运算和控制功能，系统硬件相对简单，软件结构优化，实现了宽范围、高精度、智能化及性价比高的最初设计思想。同时增加了自校准，数据锁存和极限报警等功能特点。最后给出了样机的实际测试数据，对测试结果的误差进行了分析探讨，对本系统设计进行了总结和展望。并附上了电路原理图、PCB电路图、使用说明书和实物图片。
关键词 高精度频率计；自校准；平均滤波
随着大规模集成电路、计算机技术的迅速发展，以及人工智能化在测试技术方面的广泛应用，传统电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化等方面发生了巨大的变化。随着行业标准更加规范化，电子测试行业对测试仪器的要求也越来越高，高精度测量仪器的作用显得犹为突出。只有不断的采用新技术和新方法,才能使测量仪器的性能和精度得以不断的提高。在所有的物理量中,时间和频率量具有最高的精度和稳定度,同时频率测量是电子测量技术中最基本的测量之一。工程中很多测量，如用振弦式方法测量力，时间测量，速度测量，速度控制等都涉及到频率测量，或可归结为频率测量。频率测量方法的精度和效能常常决定了这些测量仪表或控制系统的性能。频率作为一种最基本的物理量，其测量问题等同于时间测量问题。因此对频率其标准的建立和准确测量具有十分重要的意义和影响。传统的频率计存在硬件结构复杂且体积较大，运行速度慢，不适合测量低频信号等缺点。以EDA工具开发的频率计数器虽然测量精度高，功能全，但这些仪器设计复杂、体积巨大、价格昂贵。而一般精度的频率测量仪器已经越来越不能满足要求。
而随着80年代单片机引入我国至今，单片机已广泛地应用于电子设计中，技术成熟且价格便宜。基于以上等情况，研究一种基于单片机的宽范围、高精度、智能化和性价比高的频率计显得十分重要。本设计主要研究设计内容为设计一台能够输入正弦波、三角波、方波等信号的多用输入频率检测仪表。要求能对10Hz~1MHz信号检测及显示，相对测量精度优于0.01%；可设定输入信号类型。本文简单介绍了频率及频率计的相关理论，频率计组成原理和设计中的相关理论知识。详细介绍了一种等精度测量的思想，并对系统的硬件和软件具体实现给予了深入说明。并完成了系统PCB板及样机的制作，给出了系统测试数据，并对数据进行了处理分析，最后对系统进行了总结和展望。
目录
摘 要 II
ABSTRACT III
目录 IV
前言 1
1基础理论 2
1．1频率及频率计 2
1．1．1 频率及频率计定义 2
1．1．2 频率计发展概况 2
1．1．3 频率测量及频率计组成原理 2
1．2 数字滤波 3
1．3自校准原理 3
2 硬件设计 5
2．1 系统总体设计思想 5
2．2硬件具体实现 5
2．2．1 输入保护电路 6
2．2．3 信号波形整形电路设计 6
2．2．4 参考电压电路设计 7
2．2．5 分频器通道设计 7
2．2．6 量程自动切换电路设计 8
2．2．7 控制核心电路设计 8
2．2．8 显示电路设计 8
2．2．10 电源设计 10
3 软件设计 12
3．1 软件总体设计框架 12
3．2 各主要功能部分软件设计思想及流程图 12
3．2．1 频率测量模块 12
3．2．2 自动量程切换模块 14
3．2．4 自校准模块 15
4 软硬件调试与测试结果 17
4．1 软硬件调试 17
4．2 测试结果及误差分析 17
5 总结与展望 19
参考文献 20
附录1 原理图-整体 21
附录2 原理图-电源 22
附录3 PCB图 23
附录4 元件清单及实验所需仪器 24
附录5 使用说明书 26
附录6 实物照片 27
致谢 28
