市电频率实时监测器的设计

　　为了实现对市电频率进行实时监测的目的，以单片机AT89C2051为核心设计了监测器;设计了分频电路测量信号多倍周期，采用高效的快速转换算法计算信号频率，使用LED数码管实时显示所测频率;数据由单片机送到显示部分电路，经处理后给出电网电压的频率，约250 ms完成一次更新，测试精度达到0.01 Hz，保证了系统的测频精度和实时性。

　　目前采用比较广泛的是等精度测频法，这种方法具有测量精度高、测量精度不随被测信号的变化而变化的特点。但该方法需要的硬件开销大，且同步电路结构复杂，易造成误触发，可靠不高。此外还有采用一般的模拟频率计和数字频率计，但这两种方式其相对误差较大或硬件成本比较高。本次设计的主要目的是设计出民用的价格低廉而精度相对较高的基于单片机的市电实时监测器，所以在设计产品方案时，重点考虑元器件价格、功耗以及精度等诸多方面问题。

　　1 市电频率实时监测器的系统组成结构

　　市电是以正弦波形式传输的，因而可通过变压器降压、施密特电路整形后，将电网电压转化为5 V方波电压。5 V方波电压作为检测信号输入到单片机控制模块。通过单片机软件处理，并通过LED数码管显示当前市电频率，从而实现对市电频率的实时监测。系统的设计方面主要包括直流电源部分、检测部分、单片机及其复位电路部分、LED显示部分。整个原理框图如图1所示。