数字频率计（DFM）是Electronic measurement和Instrument technique中广泛使用的电子仪器种类之一，而这两者又是科学研究中必须使用的基础研究方式，因此数字频率计在大多数科研领域扮演着举足轻重的角色。我们知道将科研成果投入社会，深入社会，便利人们的日常生活最终达到服务社会的目的才是科学研究的初衷。然而随着物质生活水平的日益提升，加上人们对生活质量的期许也逐渐提高，许多电子产品为了迎合人们的需求而日新月异，作为广泛使用的频率计当然也是关注的对象。事实上许多与人们日常生活息息相关的仪表仪器都与数字频率计有密不可分的联系，比如脉搏计、电压表等。由此可见，频率计应用的覆盖范围之广、领域之重，对其精度的提升、算法的精进提出了更高的要求，这使得频率计的技术革新迫在眉睫。

1.2   前人工作

现在关于测频国内外的科研人员有诸多方法。例如内插法、直接测频法、游标法、时间-电压变化法、等精度测频法、频率倍增法等等[1]。其中直接测频法电路相比而言不算复杂、算法也没有多少嵌套部分，与此同时它的也存在着不可避免的系统缺陷。直接测频法的测量频宽由于系统结构的限制而存在一定的局限性，并且频带内的测量误差、精度都有难以优化的系统问题。内插法和游标法使用的是模拟电路，目的是通过大量的逻辑电路的组合来提高测频的精度，虽然效果显著，但电路的复杂也是它不可不免的弊端。时间-电压变化法则是使用模拟数字电路转换电路来实现测频精度的提高，用数字电路有一定的集成度，但由于此方法最终决定频率测量值的是电容，而我们知道电容的充放电是需要时间的，相比之下它的实时性不足又成为人们不能接受的瑕疵。这时研究人员思考着将模拟内插法或游标法与equal-precise method结合起来使用是否可以提高精度？等精度法修正之后的精度确实能够弥补前面的问题，但是信号传输过程中产生的频率误差仍旧是有待优化的方面。其产生的误差最大甚至达到了1个数字，并且由于使用的是模拟电路，PCB布板繁杂，电路复杂成了不得不面对的问题，电路复杂引起的问题就是价格昂贵，这也是它未能在工业上推广使用的原因之一。随后有人发现将频率提高到一定量级后，这种误差就很显著地被降低了，可是低频信号可以这样做，但一旦频率超过一定量级那么倍频方法就会受到工艺上的束缚。比如如果得到10-10的测量精度，就需要将被测频率倍频到 ，但是就目前的工艺水平而言是很难实现的。考虑到这些问题，又有人采用分频段测频的方法。低频段采用T法，高频段选用M法。分成两个频率段后，不仅克服了工艺限制的缺陷，同时精度也有效提高了。本次设计的要求精度要求不是很高，所以本次设计全频率段都是用直接测频法测量的。

1.3   数字频率计的现状

频率是电子科学技术重要的研究对象，科研人员持之以恒地研究以及创造新的方法，就是为了发掘出更好的电子系统。例如中央处理器性能的优劣就凭借频率的高低来衡量；手机的操作流畅程度硬件上就由处理器核数及主频评价。如今手机的革新的速度令人咋舌，手机的主频频率更是不停地上提，同时测频的精度要求也在不断提高。传统测频方式在精度以及速度上都有局限性，所以我们需要寻求更高性能的器件结合算法来实现精度高、速度快的频率测量。其中可选用的测量仪器就有由FPGA和单片机作为核心构成的数字频率计。FPGA拥有集成度高、体积小、走线短、干扰小、系统稳定性高的优点，使用相应的硬件描述语言和系统编程软件可以实现对仪器进行硬件工作方式以及结构的重构[2]，使得硬件设计过程和软件设计过程一样方便便捷，让数字电路系统的搭建变得更为灵活，合理运用FPGA能使得设计者耗费更少的时间去调整硬件电路而设计电路的时间相应变多。单片机片内资源丰富，运用单片机完全可以实现频率计各种测频方法的要求，并且单片机不但同样具有高集成度、体积小、高可靠性的优点，同时还具有控制功能强、易于扩展、优异的性价比的特点，这使得市面上大多数的频率计都是由单片机作为核心控制部分构建的。本次设计就是基于单片机AT89C52的数字频率计，充分利用了片内资源，搭建了控制电路、基频电路、显示电路以及前端整形电路。