本文提供了一种基于AT89C51单片机的可以测量不同种类周期信号测频系统的一种方案。

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论文的主要研究内容

首先需要了解频率测量的方法，主要有两种方法：测频法和计周期法。测频法，即测量在规定时间内的脉冲数，在所测周期信号频率较高时适用；计周期法，即通过测量信号一个周期的时间从而得到其频率，所测频率较低时适用。本系统使用测频法来测量频率，它主要分为两部分：硬件接口电路部分和软件编程部分。在硬件接口电路中，主要涉及到波形变换电路和数码管显示电路，在此测频系统中采用了由NE555构成的施密特触发器来完成波形变换的工作，可以将待测周期信号转换为方波以便测量。软件编程部分是该测频系统工作的核心，在软件编程部分中主要涉及到外部中断、内部中断、定时/计数器的使用、十六进制数到十进制数的转换及将转换后的频率值显示到LED数码管上。最后的部分是对频率测量结果误差的讨论及修正，以完善该测频系统。

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本文首先介绍了单片机测频系统的硬件接口电路，包括最小系统中的时钟电路的作用及实现，复位电路的作用及复位后单片机片内专用寄存器的状态，波形变换电路的实现及波形变换的原理及LED显示电路的基本组成。然后阐述了软件设计部分，包括主程序，INT0中断服务子程序和T1中断服务子程序，进制转换程序和LED显示程序的流程图或原理图。最后进行了误差分析，使此系统有了较高的精度，可以适应的大部分情况。

取得的主要研究成果如下：

(1) 在555构成的施密特触发器中，实现波形变换时为了扩大可变换的幅值范围，可在555定时器的5引脚即控制电压端接一个电压较小的电源。

(2) 通过判断是否有外部中断作为系统运行的开关时，当有了外部中断，系统触发后，一定要立刻关闭外部中断，避免再次产生中断干扰系统的运行。

(3) 由于单片机完成指令也是要花费时间的，所以从开始定时和计数到关闭定时和计数这段时间运行的指令所花费的指令周期应该被减去。

需进一步研究的问题：

(1) 由于使用了单片机自身的定时和计数器来工作，所以可以测量的范围较小，如果改用片外的计数器可以测量更高的频率。

(2) LED显示的数字高位的0被显示出来了，可以通过改进软件来使高位的零不被显示出来。