基于单片机的频率计数器

基于C52单片机的数字式频率计设计

目录

第1章频率计数器设计 (2)

1.1设计内容、要求及目的 (2)

1.2基本原理与总体方案 (3)

第2章硬件系统设计 (4)

2.1各部分方案及说明 (4)

2.1.1 单片机部分 (4)

2.1.2数据显示电路 (5)

第3章软件系统设计 (8)

3.1 应用系统的程序设计 (8)

3.1.1 频率测试程序 (8)

3.1.2 数值显示 (10)

3.1.3 LCD显示 (10)

第4章测试数据 (12)

第5章设计总结体会 (13)

参考文献 (14)

附录1 (15)

附录2 (20)

第1章频率计数器设计

1.1 设计的内容、要求及目的

设计内容：

本课题以AT89C52单片机为核心，设计和制作一个数字式频率计，来完成对输入的信号进行频率计数，计数的频率结果通过LCD1602显示出来。要求能够对10Hz－100KHz的方波信号和正弦信号的频率进行测量。

设计要求：

1.设计方案要合理、正确；

2.系统硬件设计；

3.完成必要元器件选择；

4.系统软件设计及调试；

5.撰写设计报告

实验目的：

本实验的目的是设计一种基于C52单片机的数字频率计，可以测试信号发生器产生的方波信号和正弦信号的频率，课设要求频率范围10Hz-100kHz，且在显示设备上准确显示信号频率。把在“单片机原理及应用”课堂上学习的知识运用于实践，并通过查阅相关资料，来丰富对单片机的认识和使用，培养一种自学和动手的能力。同时，引导一种创新的思维，把学到的知识应用到日常生活当中。在设计的过程中，不断的学习，思考和同学间的相互讨论，运用科学的分析问题的方法解决遇到的困难，掌握单片机系统一般的开发流程，学会对常见问题的处理方法，积累设计系统的经验，充分发挥教学与实践的结合。全面提高个人系统开发的综合能力，开拓了思维，为今后能在相应工作岗位上的工作打下了坚实的基础。

1.2 本设计的基本原理与总体方案

基本原理：

频率计数器的主要功能是测量周期信号的频率。频率是单位时间（ 1S ）内信号发生周期变化的次数。正弦信号的判定一个周期通常是通过极值点判断，两个极小值的时长既是一个正弦信号的周期，方波信号也是可以通过两个下降沿之间的时长为一个周期。只要计算出1s中方波信号和正弦信号的周期数，也就能得到我们所需要的频率数值。本设计是基于C52单片机平台做的，需要采用定时器的计数、定时和中断功能。由于C52单片机的所有中断均是低电平或者下降沿触发，因此我们只需要检测方波信号和正弦信号的低电平对信号的周期进行计数，因次需要用到两个定时器。

测量过程中定时/计数器T2和T0的工作方式设置，T0是工作在计数状态下，对输入的频率信号进行计数，在本次设计使用的AT89C52单片机中，由于检测一个由“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，最大计数值为f OSC/24，由于f OSC＝12MHz，因此，T0的最大计数频率为0.5MHz。对于频率的概念就是在一秒只数脉冲的个数，即为频率值。所以T0工作在定时状态下，每定时1秒中到，就停止T0的计数，而从T0的计数单元中读取计数的数值，然后进行数据处理，送到LCD1602显示出来。

总体方案：

本课题设计的是一种以C52单片机为主控制的频率计。数字频率计主要由以下几部分组成：信号源、C52单片机及其最小系统和LCD显示。本课题主要是以单片机AT89C52为核心, 通过计数电路, 以及软件程序的编写,实现脉冲频率的显示。频率计系统总体框图如下：

图1总体方案

第2章硬件系统设计

此次设计要求制作一频率计系统，需要使用的硬件主要包括52单片机芯片和LCD。另外还是用到排线若干，下载线及电源线。

2.1 各部分方案选定、功能

2.1.1 单片机部分

本次设计采用了AT89C52单片机, AT89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS微处理器，属于8位的单片机。如图2所示：

图2 AT89C52引脚图

AT89C52拥有五个中断源，当有外部脉冲到来时可实现中断的响应，另外AT89C52拥有定时/ 计数器（T0、T1），可实现定时与计数的功能。单片机

AT89C52的P0、P2的4个8位并行I/O口可进行外部存储设备扩展。

单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:电源电路、复位电路、时钟电路。

1.电源电路：

电源电路就是单片机的供电电路，一般是3.3V或者5V，STC89C52采用的5V电压供电。

2.复位电路：

复位是单片机的初始化操作，只需给AT89C52单片机的复位引脚RST加上大于两个机器周期（即24个时钟振荡周期）的高电平就可使AT89C52复位。包括上电复位和手动复位。

3.时钟电路：

用于产生AT89C52单片机工作时必需的控制信号，AT89C52单片机的内部电路正是在时钟信号的控制下，严格地按时序执行指令进行工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。AT89C52单片机最小系统的最高时钟频率为12MHz。

2.1.2数据显示电路

图3 显示电路图

（1）C51系列单片机采用的显示设备通常由LCD1602或者数码管。由于本设计需要显示字符和数字。因此本设计优先采用LCD1602。LCD1602是一种工