基于单片机的8位频率计的设计.pdf

基于单片机的8位频率计的设计 王凯邢林海 (天津工业大学信息与通信工程学院，天津市300160) 【摘要】本文基于89C51单片机技术，介绍了一种数字式频率计数器，该频率计具有操作简单方便、响应速度快、体积 小等一系列优点。可以及时准确地测量低频信号的频率。 [关键词】89C51单片机；频率计 1．引言 3．系统工作原理 频率计数器是测量信号频率的装置，也可以用来测量方 频率计是将传感器输入到单片机的频率信号实时地测 波脉冲的脉宽。通常频率以数字形式直接显示出来，简便易 量出来，并用串口液晶显示模块显示出测量频率。晶振产生 读，即所谓的数字频率计。频率测量对生产过程监控有很重 较高的标准频率，经单片机电路分频后可获取各种时基信号 要的作用，可以发现系统运行中的异常情况，以便迅速作出 处理。传统的频率计采用测频法测量频率，通常由组合电路 后变成矩形脉冲直接加到单片机的主控门P3．5(T)计数端。 和时序电路等大量的硬件电路构成，产品不但体积较大，运 只有在闸门信号采样期内(时基信号的一个周期)，输入信号 行速度慢，而且测量低频信号时不宜直接采用。本文基于单 才通过主控门。若时基信号的周期为T，进入计数器的输入 片机技术，开发出一种数字式频率计数器，该频率计具有操 脉冲数为N，则被测信号的频率=N／T，改变时基信号的周期 作简单方便、响应速度快、体积小等一系列优点，可以及时 T，即可得到不同的测频范围。当主控门关闭时，经延时整形 准确地测量低频信号的频率。 电路的延时后，延时电路输出一个复位信号，使计数器和所 2．89C51单片机 有的触发器置0，为后续新的一次采样做好准备，即能锁住 一次显示的时间，直到接受新的一次采样为止。显示方式采 本频率计的设计以AT89C51单片机为核心，频率测量 用七段LED数码管显示读数，做到显示稳定、不跳变。 电路选用89C51作为频率计的信号处理核心。89C51包含2 频率计由单片机89C51、信号予处理电路、串行通信电 个16位定时／计数器、1个具有同步移位寄存器方式的串 路、测量数据显示电路和系统软件所组成，其中信号予处理 行输入／输出口和4Kx8位片内FLASH程序存储器。16位 电路包含待测信号放大、波形变换、波形整形和分频电路。信 定时／计数器用于实现待测信号的频率测量或者待测信号 号予处理电路中的放大器实现对待测信号的放大，降低对待 的周期测量。同步移位寄存器方式的串行输入／输出口用于 测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路实现把正弦波 把测量结果送到显示电路。4Kx8位片内FLASH程序存储 样的正负交替的信号波形变换成可被单片机接受的 器用于放置系统软件。89C51与具有更大程序存储器的芯片 rn／CMOS兼容信号；分频电路用于扩展单片机的频率测 管脚兼容，如：89C52(8Kx8位)或89C55(32Kx8位)，为系 量范围并实现单片机频率测量和周期测量使用统一的输入 统软件升级打下坚实的物质基础。利用它内部的定时／计数 信号。考虑到信号的衰减、干扰等影响，在信