我DIY的一个频率计

changwanren

                              我DIY的一个频率计
    捡到了一个废弃电子秤，从中拆出了三个LCD数码管，经查阅资料是HT1621驱动，翻箱倒柜找到了一块HT1621驱动板，制作了一款频率计。此频率计的外壳简陋不如人意，还是很实用的。

          一、此频率计功能参数：
频率测量档位：
         一档：100Hz—1MHz   分辨率1Hz
         二档：1MHz—5MHz   分辨率10Hz
         三档：1MHz—150MHz   分辨率1KHz
         四档：50MHz—700MHz   分辨率1KHz
    作为接收频率显示，需减中频，减中频参数：可减 450 KHz    455 KHz  465KHz    10.7MHz
          二、工作原理：
      采用脉冲计数的工作方式，一路时钟信号有CD4060和CD4518担任，CD4060配合32768Hz石英晶体，经过14分频，产生2Hz方波信号，在经过CD4518进行4分频产生0.5Hz方波，传给单片机中断0接口，此方波的高电平时间周期为1秒，实现1秒钟计数，得到所测频率。另一路是对所测的频率进行放大，整形变成方波，分频，传给单片机的计数0脚。
      由于此频率计测频范围很宽，所以分成四档，具有三个输入口。
     第一个输入口分为两档，测频范围，一档：100Hz—1MHz   分辨率1Hz，二档：1MHz—5MHz   分辨率10Hz，此接口的最高频率受CD4060和CD4518的限制。
     第二个输入口分频由UPB553担任，此芯片为十六分频，工作频率1-150MHz。由于数码管只有6位，所以分辨率设置为1KHz
     第三个输入口分频由UPB571担任，此芯片为十六分频，工作频率50-700MHz。由于数码管只有6位，所以分辨率设置为1KHz
    三路的信号输出转换通过CD4051模拟开关通过单片机控制，三路的电源接通由小型电磁继电器S1A050D00，通过单片机控制。
此频率计减中频通过拨码开关控制单片机P1.2—P1.5脚的高低电平，实现是减什么中频。
电路图：

    三、PCB板制作与原件焊接。

   四、实际测量：

  


补充内容 (2021-9-16 09:25):
电路图中的upb533有误，应是upb553

qzlbwang

计数式测量频率的缺点是每次测量时间相对比较长，适合测量比较稳定的频率（在测量闸门时间内频率几乎不发生变化）。对于需要观察频率的短时稳定性的场合就不太合适。因为数字频率测量其实是测量闸门时间内的平均频率。这也是这种频率测量方法不适合做扫频仪的频标的原因（因为扫频仪的扫频信号频率是时刻发生变化的）。

changwanren

qzlbwang 发表于 2021-9-15 07:36
计数式测量频率的缺点是每次测量时间相对比较长，适合测量比较稳定的频率（在测量闸门时间内频率几乎不发生 ...

      这种测量方法的精度，对于测量1MHz以上的频率，可以轻松的做到小于万分之一。影响测量误差只决定于闸门时间周期的精度和稳定度，采用无源石英晶体做时钟源，可轻松达到6位数稳定度。
     采用此方法的频率计对于测量本振频率，信号发生器的频率，是一个很实用的频率计。精度高，分辨率高。

乙猪

手工制作仪器达人。

CXFLBH

12M的晶振，最大理论测频率为250kHz（计数中断值要设为0xFF）。要测150M的需要除以600倍才行。700M的需更大的倍数。十六分频应该是2的16次方，频率/65536才是。

hifi369

灵敏度怎么样？能测晶体管收音机本振吗？

qzlbwang

changwanren 发表于 2021-9-15 14:37
这种测量方法的精度，对于测量1MHz以上的频率，可以轻松的做到小于万分之一。影响测量误差只决定于 ...

俺两没说到一块呀。俺是说若被测信号的频率不太稳（在测量周期内抖动）的话，用这种方法发现不了，测的结果只是闸门时间内的平均频率。

changwanren

hifi369 发表于 2021-9-15 15:30
灵敏度怎么样？能测晶体管收音机本振吗？

输入信号只要大于50毫伏就可以，可以直接测量晶体管收音机本振。

changwanren

CXFLBH 发表于 2021-9-15 15:00
12M的晶振，最大理论测频率为250kHz（计数中断值要设为0xFF）。要测150M的需要除以600倍才行。700M的需更大 ...

     此单片机芯片是高速芯片，执行一条指令节拍数不是12。
     在1秒钟闸门信号内（中断INT0高电平），计数值达到0xFF后，计数中断，设置片内一个数据存储单元加1，将计数单元清零，接着计数，等到中断引脚由高电平跳到低电平时，在中断程序中进行运算，求计数总和，这样的处理，最高计数可达5MHz，不是最大65536了。并不是理论测最大频率250KHz。
    1—150MHz档位的前置芯片upb533为16分频芯片，后面的74HC190为10分频，总分频160，相当于除以160.
   

changwanren

qzlbwang 发表于 2021-9-15 15:36
俺两没说到一块呀。俺是说若被测信号的频率不太稳（在测量周期内抖动）的话，用这种方法发现不了，测的结 ...

咱俩说的是两回事，你只说了他的缺点，我在补充点优点。

演绎人生

厉害，单片机都上了。。

changwanren

乙猪 发表于 2021-9-15 14:53
手工制作仪器达人。

     谢谢仁兄点赞，制作仪器达人不敢当。
      爱折腾，爱收集电子破烂，退休了收集电子破烂的渠道少了。上班时我的学生家中的、捡到的电子破烂都会拿来交给我。在我的制作中好多元件都是收集来的，在我的手中专用的电子测量工具很少。

changwanren

kenneth_zhu 发表于 2021-9-15 14:49
不知道和数字示波器比，哪个精度高。好像现在入门级的数字示波器都是1G样本数。

不过带宽达到1G的就极少 ...

    采样率是分辨率，与测量精度是两回事。
    从测频率的基准考虑，两者若测量频率的基准都是以石英晶体的的震荡周期为基准，若都是采用有源晶振，测量的精度基本是一样的。若其中一个采用了恒温有源晶体，当然是采用恒温晶体的精度高。
   从算法上考虑，闸门计数频率计，记录的是在闸门时间内的脉冲数，示波器主要任务是显示波形，他的算法应该是通过几个或几十个完整波形的周期算出频率，周期的数值会受噪声干扰，从这点上看，示波器的测量频率精度会小于频率计的精度。
   在DIY收音机测本振频率的实际应用中，测量误差小于1Kz足以，我觉得最求过高的精度没有必要。

CXFLBH

changwanren 发表于 2021-9-15 16:06
此单片机芯片是高速芯片，执行一条指令节拍数不是12。
     在1秒钟闸门信号内（中断INT0高电平 ...

那就不是16分频，16分频应该是2的16次方。应该是16分之一的计数器芯片。类似于74HC163加一级74HC160