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基于51单片机的智能频率计毕设，C代码，仿真，原理图，论文

2024-3-18 12:57:05

1779 单片机频率计频率测量

设计要求

（1）以MCS-51系列单片机为控制器件，用C语言进行程序开发，结合外围电子电路，设计一款数字频率计；
（2）能够对1HZ～20MHZ正弦波、三角波、方波信号等周期信号的频率进行测量；
（3）测量误差：低于0.1%；
（4）频率测量结果采用LCD1602液晶显示；

系统概述

本设计给出了一种以AT89C52单片机为控制核心的数字频率计设计方案。方案由6个部分组成，分别是电源模块、单片机最小系统、信号放大模块、整形模块、分频模块和显示模块。

工作原理为：电源模块为整个系统提供稳定的5V工作电压，用户通过信号源输入周期性信号，输入信号经三极管电路放大和施密特触发器整形后，变成单片机可以识别的方波，方波再通过分频电路完成100倍分频。

当输入信号的频率低于200KHZ时，单片机直接读取并计算分频前单位时间(1S)内采集到的信号脉冲个数，即为信号频率；

当输入信号的频率超过200KHZ时，单片机读取计算的是经分频后的信号脉冲个数，然后再通过数据处理换算成实际频率。

最后，单片机将频率测量值输出到LCD1602显示器上实时显示。

系统框架.png

Proteus仿真电路
仿真全图.png

频率计操作说明.jpg

原理图及PCB

原理图电路.png

PCB电路.png

实物制作图

实物图.png

仿真结果分析

打开Proteus仿真文件，文件后缀名为DSN。双击单片机，加载Program.hex文件（位于C程序文件夹内），运行仿真，结果如下所示。

仿真结果1.png

仿真运行时，会弹出VSMCounter Timer和VSM Signal Generator两个窗口，VSM Counter Timer用于显示标准频率。

在仿真中，当被测信号电压大于5V时，VSM Counter Timer才会正常工作。这并不意味着，在实际频率计实物测试中，被测信号源电压要大于5V才行。

实际上，被测信号电压在几十mV，在示波器上一样可以查看显示，并不影响频率的测量，这只是仿真的局限性。

VSM Signal Generator用于调整被测信号的频率，它有四个旋钮，它们的功能用途如下表所示。

表格.png

在仿真中，主要调节Centre和Frequency旋钮，设定好频率档位后，转动Centre旋钮改变频率，LCD1602显示器就会跟随显示。

当被测信号频率为几百、几千HZ时，其仿真结果如下所示。

仿真结果2.png

仿真结果3.png

仿真结果4.png

频率测量误差计算为：

误差1.png

被测信号频率在几十、几百HZ时，频率能很快被测量出来；当频率达到KHZ时，由于单片机运算性能有限，可能需要花费几分钟才会有仿真结果。

当频率达到MHZ以上时，例如被测信号频率设定为1.17MHZ时，单片机运算花费12分钟左右，才计算出频率值。

仿真结果5.png

仿真结果6.png

频率测量误差计算为：

误差2.png

综上所述，本次频率计仿真设计满足量程、误差等要求。

C代码

//-------------------定时/计数器初始化--------------
void timer_init(void)         //定时/计数器初始化
{ 
	TMOD=0x66;                //计数器0和计数器1工作工作方式2，自动重装初值 
	TH0=0;                    //计数器初值为0
	TL0=0;
	TR0=1;                    //计数器开始计数	    
	ET0=1;                    //打开计数器0中断   
	TH1=0;                    //计数器初值为0
	TL1=0;                    //资源获取，作者QQ：2327603104；
	TR1=1;                    //计数器开始计数	    
	ET1=1;                    //打开计数器1中断   
	RCAP2H=(65536-62500)/256; //在程序初始化的时候给RCAP2L和RCAP2H赋值， 
	RCAP2L=(65536-62500)%256; //TH2和TL2将会在中断产生时自动使TH2=RCAP2H,TL2=RCAP2L。 
	TH2=RCAP2H;               //12M晶振下每次中断62.5ms(1s=1000ms=62.5ms×16)
	TL2=RCAP2L;
	ET2=1;                    //打开定时器2中断	 
	TR2=1;                    //定时器2开始计时  
	EA=1;                     //开总中断   
} 
//------------------中断函数----------------------
void timer2(void) interrupt 5 //定时器2中断(62.5ms)
{
	time++;
	TF2=0;                    //定时器2的中断标志位TF2不能够由硬件清零，所以要在中断服务程序中将其清零
	if (time==16)             //定时1s时间到  
	{
	   time=0;                //计时清0
	   EA=0;                  //关中断		 
	   fre=(long)count1*256+TL1;     //count*256强制转换成long型，否则将不产生进位~先判断分频后(计数器1)
	   FLAG = 0; 
	  
	   if(fre<2000)//如果不到200KHz则读取分频前(计数器0)频率(200K÷100=2000)
	   {
	   		fre = (long)count*256+TL0;
			FLAG = 1;          
	   }