单片机频率计 系统采用单片机+分频模块+整形模块+lcd1602液晶显示+按键设计而成。
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。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)。
频率计电路原理图如下：
74HC14电路设计 由于三极管放大电路输出的信号不是标准的方波信号，存在着上升沿不够陡峭，波形类似于正弦波等问题，为了使单片机对信号更好的采集，这里使用了施密特触发器74HC14对三极管放大电路输出的信号进行整形。电路图如图3-10所示。 图3-10施密特触发器电路原理图 其中输入信号从芯片的1号脚输入，74HC14本身是一个芯片内部带有6个施密特触发器，我这里为了充分利用芯片使用了其中三个，实际上可以只使用一个。整形后的信号从芯片的6号脚输出。 3.5分频模块设计 3.5.1 74HC390芯片介绍 分频电路一般采用十进制计数器如74HC290、74HC390等来实现时间计数单元的计数功能。本次设计中选择74HC390。由其内部逻辑框图(如图3)可知，其为双2-5-10异步计数器，并每一计数器均有一个异步清零端（高电平有效）。由于我们要设计的是100分频电路，因此74HC390内部两个计数器都用上，分别都设置成10计数器。 图3-11 74HC390内部逻辑框图 3.5.2 74HC390分频电路设计 由于单片机运行速度有限，单片机运行一条基础指令需要1个机器周期即12个是时钟周期，换算成时间为1us。因此当频率过高的时候单片机就不能很精确的换算出频率。为了解决这个问题，这设计加入了一个100分频的计数器。当频率高于200KHZ的时候单片机计算分频后的信号，当频率低于200KHZ的时候计算分频前的信号。这样高低搭配可以扩大单片机的测量频率。最终换算出其真实对应的频率并在液晶上显示。其中电路图如图3-12所示。 图3-12 74HC390分频电路原理图
4.系统软件设计 4.1系统软件总体设计 4-1系统主流程图
频率计元件清单：
单片机仿真原理图如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载）
频率计仿真操作说明：
 鼠标右击这个元件，  选择最后一项就可以了
单片机频率计源程序如下: - //******************************************************************************************
- //连接框图： ___________________
- // | P1.0 |->RS
- // | P1.1 |->RW
- // | P1.2 |->E
- // | P0 |->DB
- // | P3.4 |->1~9999hz的输入
- // | P3.5 |->1~9999KHZ输入 (分频后)
- //******************************************************************************************
- #include <reg52.h>
- unsigned long int fre;
- unsigned char time;
- unsigned int count;
- unsigned int count1;
- //端口及函数说明----------------------------------------------------------------------------
- sbit LCD_RS=P1^0; //片选信号
- sbit LCD_RW=P1^1; //读写信号
- sbit LCD_E=P1^2; //使能信号
- #define LCD_DB P0 //数据信号
- unsigned char character[10]={0};//在屏幕上显示的字符串
- unsigned char character_1[]={"fre= Hz"};
- unsigned char FLAG = 0;
- void LCD_init(void);//初始化函数
- void LCD_write_command(unsigned char command);//写指令函数
- void LCD_write_data(unsigned char dat);//写数据函数
- void LCD_disp_char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char dat);//在某个屏幕位置上显示一个字符,X（0-15),y(1-2)
- void delay_n40us(unsigned int n);//延时函数
-
- void timer_init(); //中断初始化函数
- //-------------------------------------------------------------------------------
- void delay_n40us(unsigned int n) //延时函数
- {
- unsigned int i;
- unsigned char j;
- for(i=n;i>0;i--)
- for(j=0;j<2;j++);
- }
- void delay_1s()
- {
- unsigned int i,j;
- for(i = 0;i<100;i++)
- for(j = 0;j<1000;j++);
- }
- void LCD_init(void) //液晶初始化函数
- {
- LCD_write_command(0x38);//设置8位格式，2行，5x7
- LCD_write_command(0x38);//设置8位格式，2行，5x7
- LCD_write_command(0x38);//设置8位格式，2行，5x7 切记要写三遍！！！！
- LCD_write_command(0x0c);//整体显示，关光标，不闪烁
- LCD_write_command(0x06);//设定输入方式，增量不移位
- LCD_write_command(0x01);//清除屏幕显示
- delay_n40us(100);//清屏延时
- }
- void LCD_write_command(unsigned char dat) //写命令函数
- {
- LCD_DB=dat;
- LCD_RS=0;//指令
- LCD_RW=0;//写入
- LCD_E=1; //使能
- LCD_E=0;
- delay_n40us(1);//写命令延时
- }
- void LCD_write_data(unsigned char dat) //写数据函数
- {
- LCD_DB=dat;
- LCD_RS=1;//数据
- LCD_RW=0;//写入
- LCD_E=1;//使能
- LCD_E=0;
- delay_n40us(1); //写数据延时
- }
- void LCD_disp_char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char dat)//显示一个字符
- {
- unsigned char address;
- if(y==1)
- address=0x80+x; //显示在第一排的时候的x的地址
- else
- address=0xc0+x; //显示在第二排的时候的x的地址
- LCD_write_command(address); //输入地址
- LCD_write_data(dat); //输入数据
- }
- void LCD_disp_num(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char dat)//显示一个数字
- {
- unsigned char address;
- if(y==1)
- address=0x80+x; //显示在第一排的时候的x的地址
- else
- address=0xc0+x; //显示在第二排的时候的x的地址
- LCD_write_command(address); //输入地址
- LCD_write_data(dat+48); //输入数据
- }
- void dis_num(void)
- {
- unsigned char i=0,j=0,k=0;
- LCD_write_command(0x01);//清除屏幕显示
-
- character[0] = fre/1000000;
- character[1] = fre/100000%10;
- character[2] = fre/10000%10;
- character[3] = fre/1000%10;
- character[4] = fre/100%10;
- character[5] = fre/10%10;
- character[6] = fre%10;
- character[7] = 'H';
- character[8] = 'z';
-
- for(i = 0;i<4;i++) //显示fre
- {
- LCD_disp_char(i+0,1,character_1[i]);
- }
- for(i = 0;i<10;i++) //判断第一个不为0的数
- {
- if(character[i]!=0)
- break;
- }
- k = 10-i-2;
- for(j = 0;j<k;j++) //显示所有的数字
- {
- LCD_disp_num(4+j,1,character[i++]);
- }
-
- for(i = 5;i<7;i++) //显示Hz
- {
- LCD_disp_char(j+4,1,character_1[i]);
- j++;
- }
- }
- 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();
-
- }
- }
- void timer_init(void) //定时/计数器初始化
- {
- TMOD=0x66; //计数器0工作工作方式2，自动重装初值
- TH0=0; //计数器初值为0
- TL0=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0
- TL1=0;
- TR1=1; //计数器开始计数
- ET1=1; //打开计数器0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
- 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
- }
- //----------------------------------------------------------------
- void timer2(void) interrupt 5 //定时器2中断(62.5ms)
- {
- double temp;
- 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0
- fre=(long)count*256+TL1; //count*256强制转换成long型，否则将不产生进位 先判断分频后的
- FLAG = 0;
-
- if(fre<2000)//200K之后读取分频后的频率
- {
- fre = (long)count1*256+TL0;
- FLAG = 1;
- }
-
- count=0; //清零计数器0计数
- count1=0;
- EA=1; //开中断
- }
- }
- //----------------------------------------------------------------
- void timer0(void) interrupt 1 //计数器0中断
- {
- count++;
- }
- //----------------------------------------------------------------
- void timer1(void) interrupt 3 //计数器1中断
- {
- count1++;
- }
-
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