文章首先針對數(shù)字頻率計的相關(guān)概念，以及其工作方式展開了分析，而后進(jìn)一步給出了數(shù)字頻率計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且在此基礎(chǔ)之上對頻率計的工作原理加以討論，對于加深其工作特征方面的認(rèn)識有著一定的積極價值。

當(dāng)前電子工業(yè)迅猛發(fā)展，從客觀上對于極ng準(zhǔn)測量的需求也與日俱增，如何獲取到關(guān)于電路中的頻率、電壓、電流等參數(shù)的更為詳盡和精確的數(shù)據(jù)，已經(jīng)成為當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域中共同關(guān)注的問題。在電子技術(shù)環(huán)境中，頻率與其他諸多電參量息息相關(guān)，并且其精確測定更是影響到其他諸多方面的測定以及計算結(jié)果是否可靠，因此頻率的計量和計算需求日漸突出，與之對應(yīng)的頻率計也成為科研以及工業(yè)控制等多個領(lǐng)域中不容忽視的重要應(yīng)用儀器。

一、數(shù)字頻率計的相關(guān)概念

頻率計又稱為頻率計數(shù)器，是一種專門對被測信號頻率進(jìn)行測量的電子測量設(shè)備。在傳統(tǒng)環(huán)境中，頻率計結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且穩(wěn)定性一直受到質(zhì)疑，精度也因為舊有技術(shù)的制約而難以提升，更為重要的在于傳統(tǒng)頻率計單一的測頻特征，從客觀上無法滿足當(dāng)前測量環(huán)境的實際發(fā)展需求。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和在其各個領(lǐng)域的深入應(yīng)用，數(shù)字頻率計也開始在應(yīng)用環(huán)境中涌現(xiàn)。數(shù)字頻率計相對于傳統(tǒng)頻率計而言，主要是用于實現(xiàn)對于既有低精度以及相對較窄的測量范圍的改善。綜合當(dāng)前的模擬電子技術(shù)、單片機技術(shù)、電子測量技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)以及計算機通信技術(shù)等相關(guān)成熟技術(shù)體系，展開對于實際頻率測試工作需求環(huán)境典型特征的分析，對數(shù)字頻率計加以設(shè)計和實現(xiàn)。

從工作原理的角度看，數(shù)字頻率計體系中，待測定的輸入信號首先需要展開放大和整形，這一環(huán)節(jié)可以由放大器與門電路加以實現(xiàn)，使其能夠被單片機所接受，而后進(jìn)行分頻處理，并送達(dá)至單片機環(huán)節(jié)。單片機首先展開采樣處理，而后通過按鍵選擇判斷測量功能并對脈沖展開計數(shù)，完成待測信號頻率、周期、脈寬、占空比的測量，Z后將結(jié)果交由LED數(shù)碼管顯示輸出。

這樣的一個工作過程，可以考慮在電子計數(shù)器的基礎(chǔ)上展開改進(jìn)和拓展加以實現(xiàn)，在允許的誤差范圍內(nèi)，完成對于待測信號的頻率、周期以及脈沖寬度和占空比的測量。此種頻率計，可以對正弦波信號、鋸齒波信號、三角波信號、方波信號、矩形波信號和尖脈沖信號等其他各種單位時間內(nèi)信號展開有效頻率測定，對于獲取電信號基本頻率特征有著不容忽視的積極價值。

二、數(shù)字頻率計的系統(tǒng)工作原理分析

以單片機作為核心組件的數(shù)字頻率計，從整個頻率計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中可以看出，單片機以及輸入信號預(yù)處理單元是整個系統(tǒng)的兩個重點所在，其中輸入信號預(yù)處理單元進(jìn)一步可以從功能結(jié)構(gòu)上分為信號整形處理單元和信號分頻處理單元兩個部分。待測信號首先進(jìn)入信號整形處理單元環(huán)節(jié)，在實際測量過程中，為防止因信號過大而造成的器件燒毀，多考慮采用二極管展開波形方面的限幅。阻抗變換器和電壓跟隨器可以考慮采用低噪聲和高頻效應(yīng)良好的運算放大構(gòu)成同向比例放大器，發(fā)揮阻抗變換作用，借以實現(xiàn)提高輸入阻抗，保證信號的采樣質(zhì)量的目標(biāo)。

對對于信號分頻處理工作而言，主要是考慮到單片機內(nèi)部晶振為12MHz，其理論測量Zgao頻率為500kHz水平，因此在實際工作中，需要將測量頻率范圍加以過濾。通常是將測量頻率范圍分為三個層級，即1kHz-400kHz、400kHz-1MHz以及1MHz-50MHz，并且針對1kHz-400kHz范圍內(nèi)信號直接展開單片機測量，而對于另外兩個范圍的信號則首先在硬件上展開16分頻和128分頻，而后在軟件上倍頻，擴大信號測量范圍。

從單片機的工作角度看，工作的穩(wěn)定性以及抗干擾性是必須考慮的方面，在此基礎(chǔ)之上綜合考慮性價比，才能獲取良好選擇。美國STC公司的16位STC89C52RC單片機可以作為理想的備選，其可靠性和功耗都保持在良好范圍內(nèi)，并且其Zgao時鐘頻率為80MHz，內(nèi)部繼承了三個16位計數(shù)器，在干擾性方面也表現(xiàn)良好。通常在實際工作中，為了保證信號測量精度，單片機可預(yù)置測量閘門時間，通過軟件控制定時計數(shù)，使在閘門時間內(nèi)Zda限度地測量多個信號頻率、周期。

三、結(jié)論

數(shù)字頻率計本身是當(dāng)前信息環(huán)境發(fā)展的必然結(jié)果，在實際工作中，應(yīng)當(dāng)以環(huán)境需求作為基礎(chǔ)展開設(shè)計和實現(xiàn)，綜合考慮頻率計的結(jié)構(gòu)、性能以及成本等方面因素，在切實保證系統(tǒng)強壯型的基礎(chǔ)上作出綜合設(shè)計，為對應(yīng)的測量工作提供堅實基礎(chǔ)。

2004-12-07 1383次