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

當(dāng)前電子工業(yè)迅猛發(fā)展，從客觀上對(duì)于極ng準(zhǔn)測(cè)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(wèn)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(cè)定更是影響到其他諸多方面的測(cè)定以及計(jì)算結(jié)果是否可靠，因此頻率的計(jì)量和計(jì)算需求日漸突出，與之對(duì)應(yīng)的頻率計(jì)也成為科研以及工業(yè)控制等多個(gè)領(lǐng)域中不容忽視的重要應(yīng)用儀器。

一、數(shù)字頻率計(jì)的相關(guān)概念

頻率計(jì)又稱(chēng)為頻率計(jì)數(shù)器，是一種專(zhuān)門(mén)對(duì)被測(cè)信號(hào)頻率進(jìn)行測(cè)量的電子測(cè)量設(shè)備。在傳統(tǒng)環(huán)境中，頻率計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且穩(wěn)定性一直受到質(zhì)疑，精度也因?yàn)榕f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(jì)單一的測(cè)頻特征，從客觀上無(wú)法滿足當(dāng)前測(cè)量環(huán)境的實(shí)際發(fā)展需求。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和在其各個(gè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用，數(shù)字頻率計(jì)也開(kāi)始在應(yīng)用環(huán)境中涌現(xiàn)。數(shù)字頻率計(jì)相對(duì)于傳統(tǒng)頻率計(jì)而言，主要是用于實(shí)現(xiàn)對(duì)于既有低精度以及相對(duì)較窄的測(cè)量范圍的改善。綜合當(dāng)前的模擬電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、電子測(cè)量技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)通信技術(shù)等相關(guān)成熟技術(shù)體系，展開(kāi)對(duì)于實(shí)際頻率測(cè)試工作需求環(huán)境典型特征的分析，對(duì)數(shù)字頻率計(jì)加以設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

從工作原理的角度看，數(shù)字頻率計(jì)體系中，待測(cè)定的輸入信號(hào)首先需要展開(kāi)放大和整形，這一環(huán)節(jié)可以由放大器與門(mén)電路加以實(shí)現(xiàn)，使其能夠被單片機(jī)所接受，而后進(jìn)行分頻處理，并送達(dá)至單片機(jī)環(huán)節(jié)。單片機(jī)首先展開(kāi)采樣處理，而后通過(guò)按鍵選擇判斷測(cè)量功能并對(duì)脈沖展開(kāi)計(jì)數(shù)，完成待測(cè)信號(hào)頻率、周期、脈寬、占空比的測(cè)量，Z后將結(jié)果交由LED數(shù)碼管顯示輸出。

這樣的一個(gè)工作過(guò)程，可以考慮在電子計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上展開(kāi)改進(jìn)和拓展加以實(shí)現(xiàn)，在允許的誤差范圍內(nèi)，完成對(duì)于待測(cè)信號(hào)的頻率、周期以及脈沖寬度和占空比的測(cè)量。此種頻率計(jì)，可以對(duì)正弦波信號(hào)、鋸齒波信號(hào)、三角波信號(hào)、方波信號(hào)、矩形波信號(hào)和尖脈沖信號(hào)等其他各種單位時(shí)間內(nèi)信號(hào)展開(kāi)有效頻率測(cè)定，對(duì)于獲取電信號(hào)基本頻率特征有著不容忽視的積極價(jià)值。

二、數(shù)字頻率計(jì)的系統(tǒng)工作原理分析

以單片機(jī)作為核心組件的數(shù)字頻率計(jì)，從整個(gè)頻率計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中可以看出，單片機(jī)以及輸入信號(hào)預(yù)處理單元是整個(gè)系統(tǒng)的兩個(gè)重點(diǎn)所在，其中輸入信號(hào)預(yù)處理單元進(jìn)一步可以從功能結(jié)構(gòu)上分為信號(hào)整形處理單元和信號(hào)分頻處理單元兩個(gè)部分。待測(cè)信號(hào)首先進(jìn)入信號(hào)整形處理單元環(huán)節(jié)，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，為防止因信號(hào)過(guò)大而造成的器件燒毀，多考慮采用二極管展開(kāi)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(yùn)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(shí)現(xiàn)提高輸入阻抗，保證信號(hào)的采樣質(zhì)量的目標(biāo)。

對(duì)對(duì)于信號(hào)分頻處理工作而言，主要是考慮到單片機(jī)內(nèi)部晶振為12MHz，其理論測(cè)量Zgao頻率為500kHz水平，因此在實(shí)際工作中，需要將測(cè)量頻率范圍加以過(guò)濾。通常是將測(cè)量頻率范圍分為三個(gè)層級(jí)，即1kHz-400kHz、400kHz-1MHz以及1MHz-50MHz，并且針對(duì)1kHz-400kHz范圍內(nèi)信號(hào)直接展開(kāi)單片機(jī)測(cè)量，而對(duì)于另外兩個(gè)范圍的信號(hào)則首先在硬件上展開(kāi)16分頻和128分頻，而后在軟件上倍頻，擴(kuò)大信號(hào)測(cè)量范圍。

從單片機(jī)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?xún)r(jià)比，才能獲取良好選擇。美國(guó)STC公司的16位STC89C52RC單片機(jī)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(shí)鐘頻率為80MHz，內(nèi)部繼承了三個(gè)16位計(jì)數(shù)器，在干擾性方面也表現(xiàn)良好。通常在實(shí)際工作中，為了保證信號(hào)測(cè)量精度，單片機(jī)可預(yù)置測(cè)量閘門(mén)時(shí)間，通過(guò)軟件控制定時(shí)計(jì)數(shù)，使在閘門(mén)時(shí)間內(nèi)Zda限度地測(cè)量多個(gè)信號(hào)頻率、周期。

三、結(jié)論

數(shù)字頻率計(jì)本身是當(dāng)前信息環(huán)境發(fā)展的必然結(jié)果，在實(shí)際工作中，應(yīng)當(dāng)以環(huán)境需求作為基礎(chǔ)展開(kāi)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，綜合考慮頻率計(jì)的結(jié)構(gòu)、性能以及成本等方面因素，在切實(shí)保證系統(tǒng)強(qiáng)壯型的基礎(chǔ)上作出綜合設(shè)計(jì)，為對(duì)應(yīng)的測(cè)量工作提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2004-12-07 1383次