基于51單片機的數字頻率計

1.簡介

數字頻率計是現代科研生産中不可或缺的測量儀器，它以十進制數顯示被測頻率，基本功能是測量正弦信号，方波信号，及其它各種機關時間内變化的實體量。

本系統采用AT89C52單片機智能控制，結合外圍電子電路，設計的頻率計性能穩定。在軟體設計上采用了單片機的C語言設計，通過單片機内部定時/計數器同時動作，在測量頻率時将測頻率和測周期相結合,提高了頻率計的測量準确性。

測量結果在LCD1602上輸出顯示，結果精确到整數位。頻率計的軟體設計,系統軟體設計簡單明了,适用于測量頻率從1~99999Hz的脈沖信号。

2.硬體設計

基于51單片機的數字頻率計

數字頻率計的硬體原理比較簡單，就不仔細介紹了。其主要以下部分組成：

單片機最小系統
LCD1602顯示屏電路
頻率信号輸入端子
系統電源

3.軟體設計

（1）LCD1602驅動程式

#define CHECK_BUSY

sbit RS = P2^2;   //定義端口 
sbit RW = P2^3;
sbit EN = P2^4;

#define RS_CLR RS=0 
#define RS_SET RS=1

#define RW_CLR RW=0 
#define RW_SET RW=1 

#define EN_CLR EN=0
#define EN_SET EN=1

#define DataPort P0

/*------------------------------------------------
              判忙函數
------------------------------------------------*/
 bit LCD_Check_Busy(void) 
 { 
#ifdef CHECK_BUSY
 DataPort= 0xFF; 
 RS_CLR; 
 RW_SET; 
 EN_CLR; 
 _nop_(); 
 EN_SET;
 return (bit)(DataPort & 0x80);
#else
 return 0;
#endif
 }
/*------------------------------------------------
              寫入指令函數
------------------------------------------------*/
 void LCD_Write_Com(unsigned char com) 
 {  
 while(LCD_Check_Busy()); //忙則等待
 RS_CLR; 
 RW_CLR; 
 EN_SET; 
 DataPort= com; 
 _nop_(); 
 EN_CLR;
 }
/*------------------------------------------------
              寫入資料函數
------------------------------------------------*/
 void LCD_Write_Data(unsigned char Data) 
 { 
 while(LCD_Check_Busy()); //忙則等待
 RS_SET; 
 RW_CLR; 
 EN_SET; 
 DataPort= Data; 
 _nop_();
 EN_CLR;
 }

/*------------------------------------------------
                清屏函數
------------------------------------------------*/
 void LCD_Clear(void) 
 { 
 LCD_Write_Com(0x01); 
 DelayMs(5);
 }
/*------------------------------------------------
              寫入字元串函數
------------------------------------------------*/
 void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s) 
 {     
       
 while (*s) 
 	{     
 LCD_Write_Char(x,y,*s);     
 s ++;  x++;   
 	}
 }
/*------------------------------------------------
              寫入字元函數
------------------------------------------------*/
void LCD_Write_Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data) 
 {     
 if (y == 0) 
 	{     
 	LCD_Write_Com(0x80 + x);     
 	}    
 else 
 	{     
 	LCD_Write_Com(0xC0 + x);     
 	}        
 LCD_Write_Data( Data);  
 }
/*------------------------------------------------
              初始化函數
------------------------------------------------*/
 void LCD_Init(void) 
 {
   LCD_Write_Com(0x38);    /*顯示模式設定*/ 
   DelayMs(5); 
   LCD_Write_Com(0x38); 
   DelayMs(5); 
   LCD_Write_Com(0x38); 
   DelayMs(5); 
   LCD_Write_Com(0x38);  
   LCD_Write_Com(0x08);    /*顯示關閉*/ 
   LCD_Write_Com(0x01);    /*顯示清屏*/ 
   LCD_Write_Com(0x06);    /*顯示光标移動設定*/ 
   DelayMs(5); 
   LCD_Write_Com(0x0C);    /*顯示開及光标設定*/
   }

（2）外部頻率信号處理程式

外部頻率信号輸入到單片機的外部計數器INT0（P3.2），計數器對每個脈沖進行計數，并采用内部定時器定時1秒鐘，然後統計一秒鐘内計數器的數值即可得出外部信号的頻率大小

sbit LED=P1^2;    //定義LED端口
bit OVERFLOWFLAG;
bit TIMERFLAG;
/*------------------------------------------------
                    定時器0初始化子程式
					本程式用于計數
------------------------------------------------*/
void Init_Timer0(void)
{
 TMOD |= 0x01 | 0x04;	  //使用模式1，16位計數器，使用"|"符号可以在使用多個定時器時不受影響		     
 TH0=0x00;	      //給定初值
 TL0=0x00;         
 EA=1;            //總中斷打開
 ET0=1;           //定時器中斷打開
 TR0=1;           //定時器開關打開
}
/*------------------------------------------------
                    定時器1初始化子程式
					本程式用于定時
------------------------------------------------*/
void Init_Timer1(void)
{
 TMOD |= 0x10;	  //使用模式1，16位定時器，使用"|"符号可以在使用多個定時器時不受影響 
 TH1=HIGH;	      //給定初值，這裡使用定時器最大值從0開始計數一直到65535溢出
 TL1=LOW;
 EA=1;            //總中斷打開
 ET1=1;           //定時器中斷打開
 TR1=1;           //定時器開關打開
}
/*------------------------------------------------
                 定時器0中斷子程式
------------------------------------------------*/
void Timer0_isr(void) interrupt 1
{
 TH0=00;	      //重新給定初值
 TL0=00; 

 OVERFLOWFLAG=1;  //溢出标志

}
/*------------------------------------------------
                 定時器1中斷子程式
------------------------------------------------*/
void Timer1_isr(void) interrupt 3
{
 static unsigned char i;
 TH1=HIGH;		 //重新指派10ms
 TL1=LOW;

 i++;
 if(i==10)       //100ms 計數時間機關，得出100ms脈沖個數 x10就是1s中脈沖個數，即為頻率 Hz 
   {
   i=0;
   TR0=0;        //2個定時器關閉
   TR1=0;
   TIMERFLAG=1;  //标志位清零
   TH1=HIGH;	 //重新指派
   TL1=LOW;
   }
}

（3）主程式

/*------------------------------------------------
                    主程式
------------------------------------------------*/
main()
{
 unsigned  long int a;
 char temp[16];      //定義字元顯示緩沖數組
 Init_Timer0();      //初始化定時器0
 Init_Timer1();      //初始化定時器1
 LCD_Init();         //初始化液晶屏
 DelayMs(10);        //延時用于穩定，可以去掉
 LCD_Clear();        //清屏
 LCD_Write_String(0,0,"Frequency Meter");//寫入第一行資訊，主循環中不再更改此資訊，是以在while之前寫入
 while(1)
 {
  if(OVERFLOWFLAG)//檢測溢出标志，如果溢出表明頻率過高，顯示溢出資訊
    {
	 OVERFLOWFLAG=0;//标志清零
     LCD_Write_String(0,1,"overflow >655KHz");
	}
  if(TIMERFLAG)      //定時100ms到，做資料處理
    {
	 a=TL0+TH0*256;//讀取計數值
	 a=a*10;     //擴大到實際值
     sprintf(temp,"FREQ:%08.0f Hz",(float)a);
     LCD_Write_String(0,1,temp);//顯示到液晶第二行
	 TR0=1;                     //2個定時器打開
	 TR1=1;
	 TH0=0;                     //保證計數器初值為0
	 TL0=0;
	 TIMERFLAG=0;               //打開計時計數标志
	 
	}
  }
}

源碼+電路圖下載下傳：關注公衆号，首頁回複“頻率計”擷取資料

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