51单片机的频率计设计

设计功能

（1）主要采用51单片机+最小系统+LCD1602液晶显示模块+分频电路+整形电路+按键而成。
（2）频率的测量范围为1Hz—20MHz能测量各种周期信号，能测出正弦波、三角波或方波等波形的频率。
（3）通过LCD1602液晶显示屏显示检测到的即时频率数值(最多8位数，单位为Hz)。
（4）电路板上排针左边接信号输入，右边接地。

原理图：

原理图绘制软件采用AD2013。频率计能测出正弦波、三角波或方波等波形的频率，测量范围为1Hz—20MHz，且能检测幅度最小值为1Vpp的信号；③通过LCD1602液晶显示屏显示检测到的即时频率数值(最多8位数，单位为Hz)。另外，当输入频率大于20KHz的信号时，由于采用了100分频采样，显示结果稍有误差，如输入最大测量频率20MHz的信号时，LCD1602液晶显示屏上显示的测量结果为19998900HZ，误差不超过十万分之一，在可接受范围之内。

输入信号需要经过信号处理电路后，单片机才能准确计算出频率；

（1）信号放大电路

为了有效防止因信号过小而造成的检测障碍，在信号输入处采用了三极管共射放大电路，如图所示。

实际工作中，我们必须解决放大电路与信号源及放大电路与负载之间的耦合问题。一方面要求耦合电路能够传输交流的输入和输出信号，传输过程中的信号损耗尽可能小；另一方面又要求信号源，放大电路、负载之间的直流工作状态互补影响，即有“隔直”作用，电路的C1、C7就很好的解决了这个问题即固定偏置共射极放大器。集电极电压通过基极偏置电阻R2使晶体管Je正偏；同时拖过R3使Jc反偏，从而实现信号源放大。

（2）信号缓冲电路

脉冲产生模块采用74HC14实现了三次施密特触发并反相，从图1.2可以看出，来自信号采集模块的经过放大的信号从74HC14的1脚进入，经过1A→1Y、2A→2Y和3A→3Y三次施密特触发并反相最终将缓慢变化的输入信号转换成清晰、无抖动的信号从6脚输出。

（3）分频电路

由于单片机可操作频率有限，若输入信号频率过大则单片机无法成功实现脉冲计数，因此需要使用74HC390进行分频，以100分频为宜(具体为200KHz以上信号采取100分频后再检测，200KHz或以下信号则检测未经100分频的原始信号)。

采取的方法为：从图中可以看出，若从nCP1输入频率为f的时钟信号，则会在nQ2处输出频率为f/5的脉冲信号，因此可进行如图1.5所示的连线方法，1CP1--1Q2→2CP1--2Q2→1CP0--1Q0→2CP0--2Q0，其中“→”代表芯片外部电气连接，“--”代表芯片内部功能连接，从而得到5×5×2×2=100分频，即若从1CP1输入一个频率为f的信号，则会从2Q0输出一个频率为f/100的分频信号。

其总体硬件原理图如图所示。

仿真设计

仿真软件采用Protues7.8。

程序设计

程序采用C作为编程语言，使用Keil5作为编程软件；

/----------------主函数--------------------
void main()
{ unsigned char i;LCD_init();timer_init();             //定时/计数器初始化 for(i = 0;i<4;i++){LCD_disp_char(i+0,1,character_1[i]);}while(1){dis_num();         //显示delay_1s();}
}
//-------------------定时/计数器初始化--------------
void timer_init(void)         //定时/计数器初始化
{ TMOD=0x66;                //计数器0和计数器1工作工作方式2，自动重装初值 TH0=0;                    //计数器初值为0TL0=0;TR0=1;                    //计数器开始计数       ET0=1;                    //打开计数器0中断   TH1=0;                    //计数器初值为0TL1=0;TR1=1;                    //计数器开始计数     ET1=1;                    //打开计数器1中断   RCAP2H=(65536-62500)/256; //在程序初始化的时候给RCAP2L和RCAP2H赋值， RCAP2L=(65536-62500)%256; //TH2和TL2将会在中断产生时自动使TH2=RCAP2H,TL2=RCAP2L。 TH2=RCAP2H;               //12M晶振下每次中断62.5ms(1s=1000ms=62.5ms×16)TL2=RCAP2L;ET2=1;                    //打开定时器2中断     TR2=1;                    //定时器2开始计时  EA=1;                     //开总中断
}
//------------------中断函数----------------------
void timer2(void) interrupt 5 //定时器2中断(62.5ms)
{time++;TF2=0;                    //定时器2的中断标志位TF2不能够由硬件清零，所以要在中断服务程序中将其清零if (time==16)             //定时1s时间到  {time=0;                //计时清0EA=0;                  //关中断       fre=(long)count1*256+TL1;     //count*256强制转换成long型，否则将不产生进位~先判断分频后(计数器1)FLAG = 0; if(fre<2000)//如果不到200KHz则读取分频前(计数器0)频率(200K÷100=2000){fre = (long)count*256+TL0;FLAG = 1;          } if(!FLAG){fre = fre *100;//100分频}TL0=0;                 //清零计数器0计数      TH0=0;TL1=0;TH1=0; count=0;               //清零计数器0计数      count1=0;EA=1;                  //开中断       }
}

链接：https://pan.baidu.com/s/1K_iaNaTtbG7G-vrYtpOvyw
提取码：fqvi