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资源说明：数字频率计是我们经常会用到的实验仪器之一，本实验要使用单片机和计数电路及液晶器件来设计一个宽频的数字频率计。
数字频率计的实验电路图(初步方案)
1) 数字频率计的计数及显示电路：
图1数字频率计的设计电路图
2)前置放大及分频电路
数字频率计的设计思路
频率的测量实际上就是在1S时间内对信号进行计数，计数值就是信号频率。用单片机设计频率计通常采用两种办法，1)使用单片机自带的计数器对输入脉冲进行计数，或者测量信号的周期;2)单片机外部使用计数器对脉冲信号进行计数，计数值再由单片机读取。
由于单片机自带计数器输入时钟的频率通常只能是系统时钟频率的几分之一甚至几十分之一，因此采用单片机的计数器直接测量信号频率就受到了很大的限制。
本实验电路采用方式2，使用一片74LS393四位双二进制计数器和Atmega8的 T1计数器组成了24位计数器，最大计数值为16777215。如果输入信号经过MB501分频器进行64分频后再进行测量，则固定1S时基下最高测量频率为1073.741760Mhz。
为了方便得到准确的1秒钟测量闸门信号，我们使用了Atmega8的异步实时时钟功能，采
数字频率计是一种常见的电子测量设备，用于精确地测量电信号的频率。在本文中，我们将深入探讨如何利用单片机、计数电路和液晶显示器件设计一个宽频范围的数字频率计。理解基本的测量原理至关重要。频率的测量是通过对信号在1秒内的脉冲数进行计数来实现的，计数值直接反映了信号的频率。
在设计数字频率计时，通常有两种主要方法。第一种是利用单片机内部的计数器来直接计数输入脉冲或测量信号周期。然而，由于单片机内置计数器的输入时钟频率受限，这种方法可能会导致测量上限较低。因此，第二种方法更常被采用，即在单片机外部使用独立的计数器进行脉冲计数，然后将计数值传递给单片机处理。在本实验中，选择了第二种方案。
实验电路设计中，采用了74LS393，这是一款四通道双二进制计数器，与Atmega8的T1计数器共同构建了一个24位的计数系统。这样的组合可以达到的最大计数值为16777215。为了扩展测量范围，输入信号可以通过MB501分频器进行64分频，使得在1秒时基下，最高可测量的频率达到1073.741760MHz。
为了确保准确的1秒测量闸门信号，Atmega8的异步实时时钟功能被利用起来。配备32.768kHz的晶振，TC2定时器可以生成1秒的定时信号。在测量过程中，单片机控制PB1输出高电平开启测量闸门，同时TC2启动计时。74LS393开始计数输入脉冲，每计满256次，T1计数器加1。当1秒的定时到达，单片机会产生中断，关闭测量闸门，读取74LS393和T1的计数值，并将结果显示在液晶显示屏上。
数字频率计的工作原理基于基本的数学公式f=N/T，其中f代表频率，N是计数器在时间T内记录的脉冲数。为了提高测量精度，实验提供了四种不同的闸门时间选择：1s、100ms、10ms和1ms。例如，如果在1s的闸门时间内计数器计数为1000次，那么待测信号的频率就是1000Hz，测量分辨率可以达到1Hz。
如图2所示的测频原理框图和时间波形图描绘了测量过程。输入的待测信号经过脉冲形成电路变为适合计数的窄脉冲，时基信号发生器产生闸门信号，通过闸门的信号在计数器中计数，最终得出频率值。通过调整闸门时间，可以适应不同频率的信号测量，从而保证了测量的灵活性和准确性。
设计一个数字频率计需要考虑计数电路的选型、单片机的控制逻辑以及精确的时间基准。在本实验中，通过巧妙地组合74LS393计数器和Atmega8单片机，实现了高精度和宽频率范围的测量。这样的设计不仅适用于实验室环境，也能在电子竞赛和其他工程应用中发挥重要作用，为频率测量提供了一种实用且经济的解决方案。
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