标题: PIC16F18877单片机频率计设计 Proteus仿真程序 [打印本页]
作者: nullllllllllll 时间: 2025-6-28 12:09
标题: PIC16F18877单片机频率计设计 Proteus仿真程序
一、设计功能与技术指标
1.1 设计目标本项目旨在基于 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。
1.2 系统功能具备 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。
1.3 关键技术指标关键技术指标如下：
表 1 频率计关键技术指标及详细说明
| |
| 测量信号类型 | 方波、TTL 电平信号（0V-5V） |
| 测量范围 | 10 Hz ~ 10.00 kHz |
| 分辨率 | 1 Hz（基于单位时间内计数法） |
| 显示方式 | LCD1602 液晶屏，5 位十进制频率数字 + 单位“Hz” |
| 刷新周期 | 1 秒 |
| 测量误差 | ±1 Hz（不考虑输入信号抖动与干扰） |
| 捕捉方式 | CCP1 模块上升沿捕捉，中断响应计数 |
| 时间基准 | 定时器 TMR1，周期 5ms，累计 200 次构成 1 秒 |
| 若频率 <10Hz 或 >10kHz，LCD 显示“Err Out” |
1.4 技术实现说明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。
二、 设计思路本系统以 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。
2.1 整体架构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。
2.2 硬件设计思路硬件设计基于Proteus平台完成，采用最小系统电路结构实现：
2.2.1 PIC16F18877 单片机最小系统时钟：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。
2.2.2 输入信号模拟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；
2.3 软件设计思路系统软件基于 C 语言编写，采用中断驱动机制，软件总体流程图如下：
图 1 软件总体流程图
2.3.1 核心代码说明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）
}
Proteus仿真程序:
频率计.7z
(27.07 KB, 下载次数: 0)
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