基于8051单片机的频率测量技术

文章摘要：2．2 8051单片机的测频范围和测频时间 8051单片机的定时器／计数器接口，在特定晶振频率fc=12 MHz时，可输人信号的频率上限是fx≤fc／24=500 kHz。如用测频法，则频率的上限取决于8051，故测频法的测量范围是：即：fx1≤500 kHz。 用测频法测频时，定时器／计数器的计数时间间隔可由8051的另外一个定时器／计数器完成，外接100分频器的情况下，fx1的频率范围可扩展到50MHz用测周法设计时，其频率的下限取决8051计数器的极限。考虑到8051内部为16位，加上TF标志位，计数范围为217，因此其最大计数时间为秒。而如果采用半周期测量，则测频范围是：在测周法中，标

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2．2 8051单片机的测频范围和测频时间

　　8051单片机的定时器／计数器接口，在特定晶振频率fc=12 MHz时，可输人信号的频率上限是fx≤fc／24=500 kHz。如用测频法，则频率的上限取决于8051，故测频法的测量范围是：

即：fx1≤500 kHz。

　　用测频法测频时，定时器／计数器的计数时间间隔可由8051的另外一个定时器／计数器完成，外接100分频器的情况下，fx1的频率范围可扩展到50MHz
用测周法设计时，其频率的下限取决8051计数器的极限。考虑到8051内部为16位，加上TF标志位，计数范围为217，因此其最大计数时间为秒。而如果采用半周期测量，则测频范围是：

　　在测周法中，标准频率信号fs2由8051的内部定时结构产生，f s2恒为fc／12，因此，在给定ε0为0．0 1时，fx2既有一定的上限频率，也有一定的下限频率。即：

　　并由此可见得出：4Hz≤fx1≤10 kHz理论上可以达到无穷大，即fs1可以达到无穷低，因此，fx1可达到无穷小，因此，可以认为测频法的测频范围只有上限频率，没有下限频率。而再 这样，两个频率范围相叠加即可得到该频率计的测频范围：4 Hz≤fx1≤50 MHz。精度可以达到1Hz。从以上分析可以看出，测频法测量的频率覆盖范围较宽，且在高频端的测量精度较高，而在低频段的测量精度较低，同时测量时间较长。测周法测量的频率覆盖范围较窄，在高频段的测量精度较低，在低频段的测量精度较高，测量时间短。因此，测频法适于高频信号的测量，测周法适于较低频信号测量。

　　8051可用软件来控制定时器／计数器的工作方式，以实现测频法与测周法的动态切换。对宽频带、高速度的频率测量，可采用软件切换测量方法来提高测量精度与测量速度。

3 软件设计

　　测频电路可知，波形经过施密特触发器74LS132后，再经整形放大后即可变成方波，然后利用8051的定时器／计数器T0给定定时时间为10 ms，再利用8051的定时器／计数器T1作计数器，累计10 ms时间里所经过施密特触发器74LS132的方波信号。当T0定时满10 ms时，T0向CPU发出中断信号以申请中断，并进行频率测量。假设所设定的中介频率为l00／10 ms=l00×100=10000 Hz=10 kHz，冈为fx=N／T，所以，可以将假定给定数值100与Tl进行比较，再将Tl计数器里所计的数值与给定的数值进行比较。由于在用测频法测量频率时，较小频率的误差较大(±l误差)。所以，这里用l0 kHz作为中间频率，其±1误差为9．9 kHz和1 0．1 kHz，误差率为1％，可见该误差不是很大，还可以接受。

　　事实上，当频率比较小于1 0kHz时，若程序选择用测量周期法。则测周法流程图及其程序。

4 结束语

　　通过本文所介绍的设计过程即可实现频率测量要求，并能够很好的完成测量结果的存储，完全能够达到预期的效果。（丁昕，李子健 ）

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