基于單片機89C51制作的頻率計的設計方法，

　　系統軟件設計采用模塊化設計方法。整個(gè)系統由初始化模塊、顯示模塊和信號頻率頻率測量模塊等各種功能模塊組成。上電后，進(jìn)入系統初始化模塊，系統軟件開(kāi)始運行。在執行過(guò)程中，根據運行流程分別調用各個(gè)功能模塊完成頻率測量、量程自動(dòng)切換、周期測量和測量結果顯示。

5　實(shí)測結果和誤差分析
　　
　　為了衡量這次設計的頻率計的工作情況和測量精度，我們對系統進(jìn)行了試驗。以南京電訊儀器廠(chǎng)制造的E312B型通用計數器為基準，用這次設計的頻率計對信號源進(jìn)行了測量，測量數據如表1所示。
　　
　　如圖1信號預處理電路所示，待測信號在進(jìn)入單片機之前經(jīng)過(guò)了10×2次分頻。頻率計以進(jìn)入單片機時(shí)的信號頻率＝100 Hz為基準（即待測信號頻率為2 kHz），大于此頻率采用頻率測量，小于此頻率采用周期測量。由表1頻率測量對比表可以看出，頻率測量的測量精度大于周期測量的測量精度。

　　采用計數法實(shí)現頻率測量，誤差來(lái)源主要有計數誤差和閘門(mén)誤差2部分。誤差表達式為：

其中：N為計數值，t為閘門(mén)時(shí)間。

　　閘門(mén)時(shí)間相對誤差dt／t主要取決于單片機晶振的頻率穩定度，選擇合適的石英晶體和振蕩電路，誤差一般可＜10－6。當僅顯示3位有效數字時(shí)，該項誤差可以忽略。對于dN／N部分，無(wú)論閘門(mén)時(shí)間長(cháng)短，計數法測頻總存在1個(gè)單位的量化誤差。在表1中，待測信號頻率＞2 kHz時(shí)的誤差就來(lái)源于計數誤差。增加顯示的有效數字位數可降低該項誤差的影響。
　　
　　當待測信號頻率＜2 kHz時(shí)，直接測量的是信號的周期。周期測量的誤差表達式為：

其中：dN／N為量化誤差，dτ0／τ0為單片機晶振的頻率穩定度。
　　
　　進(jìn)行周期測量時(shí)進(jìn)入單片機的信號頻率＜100 Hz，使用12 MHz時(shí)鐘時(shí)的最小計數值為10 000。當僅顯示3位有效數字時(shí)，該項誤差現在也可以忽略。待測信號的周期測量值通過(guò)浮點(diǎn)數運算變換成頻率值，這時(shí)的誤差來(lái)源于浮點(diǎn)數運算和數制轉換所帶來(lái)的誤差。

6　結　語(yǔ)
　　
　　介紹了一種基于單片機89C51制作的頻率計的設計方法，所制作的頻率計需要外圍器件較少，適宜用于嵌入式系統。該頻率計應用周期測量和相應的數學(xué)處理實(shí)現低頻段的頻率測量，因此很容易擴展實(shí)現信號的周期測量和占空比測量。該頻率計被應用于筆者設計的“高頻實(shí)驗裝置”之中，用來(lái)對LC振蕩器和RC振蕩器輸出信號的頻率穩定度進(jìn)行測量，取得良好的應用效果。