1、一种数字频率计的设计 1 第 1 章 绪 论 本章主要介绍了数字频率计的概况，本设计的目的和意义，国内外现状及发展趋 势，专用和通用的数字频率计的分类。另外，对用什么芯片来实现此设计做了论述。 1.1 频率计概述及其频率计的应用 频率是电子技术领域永恒的话题，电子技术领域离不开频率，一旦离开频率，电 子技术的发展是不可想象的。为了得到性能更好的电子系统，科研人员在不断地研究 着频率， CPU 就是用频率的高低来评价其性能好坏， 可见频率在电子系统中的重要性。 1.1.1 频率计的概况 频率计又称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪 器。其最基本的工作原理为：当被测信号在特
2、定时间段 T 内的周期个数为 N 时，则被 测信号的频率 f=N/T。电子计数器是一种基础测量仪器，到目前为止已有 30 多年的发 展史。早期，设计师们追求的目标主要是扩展测量范围，再加上提高测量精度、稳定 度等，这些也是人们衡量电子计算器的技术水平，决定电子计数器价格高低的主要依 据。目前这些基本技术日臻完善，成熟。应用现代技术可以轻松地将电子计数器的测 频上限扩展到微波频段。 1.1.2 数字频率计的发展现状 随着科学技术的发展，用户对电子计数器也提出了新的要求。对于低档产品要求 使用操作方便，量程（足够）宽，可靠性高，价格低。而对于中高档产品， 则要求 有高分辨率，高精度，高稳定度，高测
3、量速率；除通常通用计数器所具有的功能外， 还要有数据处理功能，统计分析功能，时域分析功能等等，或者包含电压测量等其他 功能。这些要求有的已经实现或者部分实现，但要真正完美的实现这些目标，对于生 一种数字频率计的设计 2 产厂家来说，还有许多工作要做，而不是表面看来似乎发展到头了。 由于微电子技术和计算机技术的发展，频率计都在不断地进步着，灵敏度不断提 高，频率范围不断扩大，功能不断地增加。在测试通讯、微波器件或产品时，通常都 是较复杂的信号，如含有复杂频率成分、调制的或含有未知频率分量的、频率固定的 或变化的、纯净的或叠加有干扰的等等。为了能正确地测量不同类型的信号，必须了 解待测信号特性和各
4、种频率测量仪器的性能。微波计数器一般使用类型频谱分析仪的 分频或混频电路，另外还包含多个时间基准、合成器、中频放大器等。虽然所有的微 波计数器都是用来完成计数任务的，但制造厂家都有各自的一套复杂的计数器的设 计、使得不同型号的 计数器性能和价格会有所差别，比如说一些计数器可以测量脉 冲参数， 并提供类似于频率分析仪的屏幕显示,对这些功能具有不同功能不同规格的众 多仪器，我们应该视测试需要正确地选择，以达到最经济和最佳的应用效果。 1.2 数字频率计系统介绍 1.2.1 课题研究的目的和意义 毫无疑问，无论是在科技研究中还是在实际应用中，频率测量的作用都显得尤为 重要。然而传统的频率计通常采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，产品 不但体积较大，运行速度慢，而且测量低频信号时不宜直接使用。随着科技的进步， 为了较好的解决这一问题人们开始运用单片机测量频率，它是一种基于时间或频率的 模数转换原理，并依赖于数字电路技术发展起来的一种显示被测信号频率的数字测量 仪器。 与传统的测量方式相比，运用了单片机频率计有着体积更小，运算速度更快，测 量范围更宽的优点，更重要的是它能大大的降低制
