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维普资讯 第25卷 湖北师范学院学报 自然科学版 V01．25 第 2期 JournalofHubeiNormalUniversity NaturalScience No．2．2005 基于单片机的数字频率计设计与制作 司佑全 湖北师范学院 物理系，湖北 黄石 435002 摘要：介绍了5,1用GMS97C2051单片机实现频率测量的原理及其硬件结构和软件设计。该方法测量误差 小、价格低、结构简单，可作为测试仪器使用。 关键词：频率测量 ；单片机 ；串行 口 中图分类号 ：TP368 文献标识码 ：A 文章编号 ：1009—2714 2005 02—0077—03 0 引言 在设计单片机和数字电路时经常需要测量脉冲个数、脉冲宽度、脉冲周期、脉冲频率等参数，虽然 使用逻辑分析仪可以很好地测量这些参数，但其价格昂贵。且实现测量 的数字化、自动化、智能化已 成为各类仪器仪表设计的方向，这里介绍一种用单片机控制的、全 自动、数字显示的测量频率的方法。 1 主要器件介绍 1．1 GMS97C2051单片机 GMS97C2051是武汉力源公司和韩 国LG公司联合推 出的一种性能价格 比极高的 8位单片机， GMS97C2051带有 2KB可编程的EEPROM、128BRAM、15根 I／O线 、2个 16位定时／计数器、1个全 双向的串口、1个精密比较器等等。其指令集和引脚与工业标准 MCS一51系列完全兼容。可直接用 AT89C2051替换，但其性能价格比优于 AT89C2051。 表 1 74LS164逻辑功能表 1．2 DM74LS164串行与并行转换器 转换模块采用的是TIZ公司的DM74LS164芯片，即8位串行并行转换，能够节省51系列单片机 I／0资源。逻辑功能如表 1。单片机串口输 出数据从 A、B-~jk；CLR信号用于清除输出数据 通常用 收稿 日期： 20o4—o6—16 作者简介： 司佑全 1964一 ，男，湖北省浠水县人 ，实验师。 · 77 · 维普资讯 在移位完成时 ；内部数据移位依靠时钟 CLK信号上升沿控制 。 2 系统频率测量原理 根据单片机 GMS97C2051定时器 ／计数器 T1方式 1结构图 如图 1 可知， T计数脉冲控制电路 中，有一个方式电子开关，当C／T 0时，方式 电子开关打在上面，以振荡器的十二分频信号作为 71 的计数信号，此时作为定时器用；C／T 1时，方式电子开关打在下面，此时以T P3．5 引脚上的输人 脉冲作为T1的计数脉冲，此时可对外界脉冲进行计数。C／T的状态可由T1的方式寄存器 TMOD进 行设置。故对频率信号测量有两种方法 ： 中断请求 图 1 GMS97C2051定时器基本组成 1 计数一定门限时间内的频率信号脉冲数 此法以时基信号为基准，去卡被测频率信号，时间值 即时基脉冲数 没有误差，而所计被测频率 信号脉冲个数存在 ±1的误差。 定时器／计数器用来设置闸门时间 ， 定时器／计数器采用 16 位计数工作方式 初值为0 ，内部控制启停，若此时读取TL、TH 的数据为^r。则待测信号的频率值 为：f：N／Tr 2 计时一定数量的被测频率信号脉冲所经历的时间 此法以被测频率信号为基准，去卡时间 即时基脉冲信号 ，被测频率信号脉冲个数没有误差，而 所计时间 即时基脉冲个数 数值存在 ±1的误差。 定时器／计数器采用 16位计时工作方式