PIC16F18877单片机频率计设计 Proteus仿真程序

本项目旨在基于 PIC16F18877 单片机，设计并实现一个单片机频率测量仪（频率计）。该系统可通过捕捉外部输入的方波信号，统计单位时间内脉冲数，并在 LCD1602 显示屏上以 Hz 为单位实时显示被测信号的频率值。系统采用软件定时+硬件捕捉的组合方式，兼顾响应速度和测量精度，适用于中低频率信号的测量需求。

具备 10 Hz ~ 10 kHz 范围的方波信号频率测量能力；

采用 CCP1 模块的上升沿捕捉方式进行脉冲统计；

利用定时器 TMR1 提供精确的时间基准（1s 周期）；

通过 LCD1602 实时显示频率值；

支持频率范围异常判断与错误提示显示（Err Out）；

测频结果刷新周期为 1 秒，可连续稳定工作；

支持中断方式工作，系统实时性强，资源占用低。

关键技术指标如下：

表 1 频率计关键技术指标及详细说明

1.    使用内部时钟频率为 16 MHz，TMR1 工作在 Fosc/4（即 4MHz）下；

2.    TMR1 每次计时 5ms，共 200 次形成 1 秒时间基准；

3.    CCP1 模块配置为捕捉模式，每次接收到一个上升沿即触发中断，累计脉冲数；

4.    将 1 秒内捕获的脉冲数即视为频率值（单位：Hz）；

5.    所得频率值由主循环中定时调用的LCD1602 模块进行显示刷新；

6.    若频率值超出设定量程，系统通过设定频率为0xFFFF 触发 LCD 显示“Err Out”，提示用户超出测量范围。

本系统以 PIC16F18877 单片机为核心，结合其 CCP 捕捉模块、TMR1 定时器和 LCD1602 显示模块，构建一个高精度、低复杂度、易实现的数字频率计系统。系统通过在1秒时间基准内统计外部输入脉冲信号的个数，从而直接计算出信号频率。

系统主要由以下三个核心模块组成：

信号输入捕捉模块：使用 CCP1 模块捕捉输入方波的上升沿；

时间基准模块：采用 TMR1 定时器，每 5ms 计时一次，200 次构成 1 秒；

数据显示模块：通过 LCD1602 显示测得频率，若超限则显示错误信息。

硬件设计基于Proteus平台完成，采用最小系统电路结构实现：

时钟：外部晶振 16MHz（配置为 Fosc/4 模式）；

电源：+5V 供电，带电容滤波；

IO资源分配如下：RC2 作为CCP1捕捉输入（频率信号）端口，RD0–RD7是LCD1602数据口，RA3–RA5接LCD1602 控制引脚：EN、RW、RS。

使用仿真器提供的信号源模块生成 10Hz~10kHz 的方波信号输入至 RC2；

系统软件基于 C 语言编写，采用中断驱动机制，软件总体流程图如下：

2.png (33.24 KB, 下载次数: 0)

下载附件

2025-6-28 17:30 上传

图 1 软件总体流程图

关键初始化配置如下：

CCP1PPS =0x12;     // 将RC2设置为CCP1输入

CCP1CON =0x85;     // CCP1上升沿捕捉

CCPTMRS0 =0x01;    // 将TMR1作为CCP1的时钟源

T1CLK =0x01;       // Fosc/4为TMR1时钟，周期 = 1us

TMR1H = (65536-20000)/256;

TMR1L =(65536-20000)%256;

TMR1IE = 1;         // 开启TMR1中断

中断服务程序如下：

void__interrupt() ISR(void)

{

    if(CCP1IF) {

        CCP1IF = 0;

        pulse++;

    }

    if(TMR1IF) {

        TMR1IF = 0;

        counter++;

        if(counter == 200) {

            counter = 0;

            if(pulse < 10 || pulse >10000)

                k = 0xFFFF;  // 标记为错误

            else

                k = pulse;

            pulse = 0;

        }

    }

}

LCD显示更新：

if (k == 0xFFFF){

    LCD1602cmd(0x80); // 显示首行

    LCD1602Write('E'); LCD1602Write('r');LCD1602Write('r');

    LCD1602Write(' '); LCD1602Write('O');LCD1602Write('u');

    LCD1602Write('t');

} else {

    显示频率数值（5位）

}