1. 電子計數(shù)測頻原理框圖
首先，被測信號通過放大整形，形成幅度一致，形狀一致是計數(shù)脈沖。然后，N將它加到閘門的一個輸入端，閘門由門控信號來控制其關(guān)閉時間。計得的脈沖送至譯碼，再送顯示器顯示出來。而由晶振產(chǎn)生的1MHz的振蕩信號經(jīng)放大整形，形成方波，經(jīng)多個10分頻10s，1s，0.1s，0.01s，1ms，那么有fx=N／T符合測頻定義。根據(jù)f=N／T。不難看出，采用計數(shù)器測頻的測量誤差，一方面決定于閘門時間T準(zhǔn)不準(zhǔn)確，即由晶振提供的標(biāo)準(zhǔn)頻率的準(zhǔn)確度△T／T=-(△fo／fo)；另一方面決定于計數(shù)器計得的數(shù)準(zhǔn)不準(zhǔn)，即"±1誤差"，△N／N=±1／N=±(1／○XTfx)。所以，計數(shù)器直接測頻的誤差主要有兩項，即±1誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差。測低頻時，由于±1誤差產(chǎn)生的測頻誤差大得驚人，所以不宜采用直接測頻方法。由于fX較低時，利用計數(shù)器直接測頻，由±1誤差所引起的測頻誤差將會大到不可允許的程度。所以，為了提高測量低頻時的準(zhǔn)確度，即減少±1誤差的影響，可改成先測周期Tx，然后計算fx=1／Tx。
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Tx經(jīng)放大整形控制雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器形成門控信號，控制閘門的開閉；然后晶搌產(chǎn)生的1MHz的振蕩信號，經(jīng)放大整形形成方波，產(chǎn)生幅度一致，形狀一致是計數(shù)脈沖。當(dāng)閘門打開時，對計數(shù)脈沖進(jìn)行計數(shù)；閘門關(guān)閉時，停止計數(shù)。計得的脈沖送譯碼，送顯示。
8XX51單片機(jī)的定時器T1由TH1，TL1組成，定時器T0由TH0，TL0組成。它們均為八位寄存器，映射在特殊功能寄存器中，占地址8AH、8BH。它們用于存放定時或計數(shù)的初始值。此外，內(nèi)部還有一個八位的方式選擇寄存器TMOD和一個八位的控制寄存器TCON，占地址89H和88H，用于選擇定時器／計數(shù)器的工作方式，如計數(shù)還是定時(C／-T)，啟動的方式(GATE)及發(fā)啟動控制信號TRx。
定時和計數(shù)實質(zhì)都是對脈沖的計數(shù)，只是被計的脈沖的來源不同，定時方式的計數(shù)初值和被計脈沖的周期有關(guān)，而計數(shù)方式的計數(shù)初值只和被計脈沖的個數(shù)有關(guān)(計由高到低的邊沿數(shù))。
4. 等精度測量原理框圖
微處理器的主要優(yōu)點之一是可以利用微處理器的數(shù)據(jù)處理能力，減少測量過程中產(chǎn)生的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差，從而提高測量精度，所以往往把單片機(jī)運用在電子測量過程中，來提高測量精度。
預(yù)置門的打開和關(guān)閉由被測信號和預(yù)置的測量時間控制，計數(shù)器Nx在預(yù)置門的控制下對被測信號頻率計數(shù)，控制門根據(jù)預(yù)置門產(chǎn)生一個與被測信號同步的同步門；計數(shù)器No在同步門的控制下對時標(biāo)計數(shù)，得到精確的閘門時間Tg。設(shè)時標(biāo)周期為To，則被測頻率Fx=Nx／NoTo。
單片機(jī)采用定時ls的測頻法先對信號進(jìn)行預(yù)測，軟件根據(jù)頻率高低自動選擇檢測時間或周期擴(kuò)展倍數(shù)，以保證各檔都有較高測量精度。當(dāng)輸入信號頻率超過100kHz時，信號經(jīng)擴(kuò)展計數(shù)器分頻后送入8031按測頻法測量，頻率檢測時間設(shè)有三檔，分別為0.01s、0.1s、1s。在轉(zhuǎn)入周期測量后，信號直接送入單片機(jī)，周期擴(kuò)展倍數(shù)有104、103、102、10、1五檔。
由于單片機(jī)的最高計數(shù)頻率為500kHz，限制了測頻范圍，必須對高頻進(jìn)行分頻。擴(kuò)展n分頻器后，將會產(chǎn)生分頻誤差。這個n分頻最大將導(dǎo)致(n-1)個待測頻率周期的分頻誤差。該誤差量級與"±l"誤差相當(dāng)，甚至更大。為了提高測頻分辨率，我們采用了硬件同步分頻技術(shù)，即在閘門開啟的有效上升沿時刻，對74LS591分頻器清零。在閘門關(guān)閉時刻，將分頻狀態(tài)打入總線緩沖器74LS244，8031通過緩沖器讀出其值，從而消除了"分頻誤差"。
在本系統(tǒng)中，T／C1編程為定時方式時，在12MHz晶振下其最大定時時間只有65.536ms，需采用軟件來擴(kuò)展計數(shù)器的容量。即計數(shù)器每溢出中斷一次，片內(nèi)RAM的內(nèi)容加一計數(shù)，這樣大大擴(kuò)了單片機(jī)的計數(shù)范圍。但同時也引入了中斷響應(yīng)的時間誤差，我們稱之為"軟件誤差"。頻率計的核心是時間基準(zhǔn)的正確性，因此在中斷后重置定時器時間常數(shù)時，不能簡單地采用重置辦法。從單片機(jī)的中斷響應(yīng)系統(tǒng)及其響應(yīng)
