基于单片机的数字频率计

1、摘要摘要 本论文主要从AT89C51单片机为核心设计的一种频率计。被测的信号送入单片机的定时计数器里进行计数，获得频率值；最后，把测得的频率值送至LCD1602显示屏显示。利用单片机设计的数字频率计，实现了测得正弦波、锯齿波、三角波的频率。 关键词：单片机（关键词：单片机（AT89C51） 、数据处理、数据处理 、LCD16021 绪论绪论 在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。 2 数字频率计的硬件设计数字频率计的硬件设计 本频率计有AT89C51负责数据的采集，且完成对待测信号频率的计数、计数处理、结果显

2、示等功能，外部还要有信号处理、LCD显示器等器件。2.1 单片机控制模块单片机控制模块 AT89C51单片机为控制核心，对被测信号进行处理。利用其内部的定时计数器完成待测信号周期频率的测量频率。各个引脚功能 1、VCC（40）：接5V电源； 2：GND（20）：接地线； 3：XTAL1（19脚）XTAL2（20脚）：外接晶振（18脚输出，19脚输入）； 单片机是一种时序的工作方式，必须跟随着脉冲信号的高低电平才能工作。因此它的内部有一个时钟产生电路，其实是在单片机的内部有一个非门，外部接入电容和晶振就可以振荡，也可以应用外部的时钟信号来驱动单片机，外部信号由XTAL1输入，XTAL2悬空不用。

3、 时钟产生的近似正弦波，经过内部整形电路整成方波供整个单片机工作。 4、PSEN（29脚）：片外ROM选通信号，低电平有效； 5、ALE/PROG（30脚）：地址锁存信号输入端/EPROM编程脉冲输入端； 6、RESET/VPD（9脚）：复位信号输入端/备用电源输入端； 单片机执行程序都是从地址0000H开始的，所以在进入系统时必须对CPU进行复位，有时候程序运行错误或操作错误，系统会处于锁死的状态为了摆脱这样的状态也必须对单片机进行复位。 复位的方法比较简单：只要在RESET脚上加一个持续时间为24个振荡周期（两个机器周期）的高电平就可以了。 7、EA/VPP（31脚）：内/外部ROM选择端

4、； 8、P0口（39-32脚）：双向IO口P00-P07（P0口无上拉电阻，作输出用需要接上拉电阻）； 9、P1口（1-8脚）：准双向通用IO口； 10、P2口（21-28脚）：准双向通用IO口； 11、P3口（10-17脚）：准双向通用IO口； P3口的第二功能： 其中P3.4为定时器/计数器T0外部计数脉冲输入端； P3.5为定时器/计数器T1外部计数脉冲输入端； 2.2 分频模块分频模块 所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间（1s）内重复变化的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N，则其频率可表示为f=N/T。 本论文单片机设计频率计采用单片机自带的计数器对输入脉

5、冲进行计数，当计数器工作在计数方式时，通过外部计数输入引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）对外部信号计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。当检测到脉冲信号有高电平跳变到低电平时，计数器加1。但于检测一个由“1”到“0”的跳变需要两个机器周期，前一个机器周期测出“1”，后一个周期测出“0”。故输入时钟信号的最高频率不得超过单片机晶振频率的二十四分之一。若晶振频率为12MHZ，则最高计数频率为0.5MHZ，因此输入的时钟信号最高频率不得高于0.5MHZ。2.3 显示模块显示模块 2.3.1 LCD1602简介简介 LCD1602是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，它由若干个5X7或

6、者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。LCD1602是=显示的内容为16X2，即可以显示两行，每行16个字符液晶模块。2.3.2 LCD1602与与51单片机的接法单片机的接法2.3.3 LCD1602管脚功能管脚功能 第1脚：VSS为电源地 第2脚：VDD接5V电源正极 第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会 产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。 第4脚：RS为寄存器选择，高电平(1)时选择数据寄存器、低电平(0)

7、时选择指令寄存器。 第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。 第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端。 第714脚：D0D7为8位双向数据端。 第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。2.3.4 LCD1602基本指令基本指令 下表是LCD1602的内部显示地址 比如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1,所以实际写入的数据应该40H+80H=C0H3 数字频率计的软件设计数字频率计的软件设计 3.1 T1的的1

8、s定时定时 本次设计选用定时器T1完成定时功能，选用方式2时最多也只能定时： （256-0）*12/12MHZ=256s 显然不能满足定时1 S的要求，可以采用T2定时250s，连续循环定时4000次即可完成1s的定时，用一个计数单元N存放循环的次数，每一次循环单元自加1，当加到4000次时则1s定时到。其程序流程图如下图所示。开始 T1初始化定时250S启动定时器T1定时到产生中断循环次数N+ N=4000NY1S定时到采集数据结束 3.2 T0的计数原理的计数原理 本次设计选用计数器T0完成计数功能，每当到中断时，判断定时器T0的计数单元是否等于4000。若是，则采集数据；若否，继续计数。其程序流程图如下图所示。开始 T0初始化置初值为0计数开始计数产生中断 1s定时是否到N1S定时到采集数据结束 3.3 软件工作原理软件工作原理 将输入的波形送至单片机的T0计数器输入口，打开定时器1，初始化定时器1，将单片机的内部定时器T1定时为1S，此时T0输入口在1s内所计数到的脉冲个数即为该信号的频率。最后将该计数脉冲个数经单片机处理送至LCD显示。4 测试测试 实验数据实验数据(输入波形为正弦波输入波形为正弦波) 波形发生器输出频率（HZ） 1050100 500 1000 5000 10000 30000频率计测量值（Hz） 105010