基于单片机简易频率计设计 .pdfVIP

基于单片机简易频率计设计

一、前言

频率计是一种测量电信号频率的仪器，其应用广泛。本文将介绍如何

基于单片机设计一个简易的频率计。

二、设计思路

本次设计采用单片机作为核心控制芯片，通过捕获输入信号的上升沿

和下降沿来计算出信号的周期，从而得到信号的频率。具体实现过程

如下：

1.选择合适的单片机

选择一款适合本次设计要求的单片机，需要考虑其性能、价格、易用

性等因素。常见的单片机有STC89C52、AT89C51等。

2.硬件电路设计

硬件电路主要包括输入端口、捕获定时器模块、显示模块等。其中输

入端口需要接收待测信号，捕获定时器模块用于捕获信号上升沿和下

降沿的时间，显示模块则用于显示测得的频率值。

3.软件程序设计

软件程序主要包括初始化程序、捕获中断服务函数和主函数等。其中

初始化程序用于设置捕获定时器模块和显示模块参数，捕获中断服务

函数则是实现对输入信号上升沿和下降沿时间的捕获与计算，主函数

则用于控制程序流程和显示结果。

三、硬件设计

1.输入端口设计

输入端口需要接收待测信号，一般采用BNC接头。由于输入信号可能

存在较高的电压和噪声，因此需要加入滤波电路以保证输入信号的稳

定性。

2.捕获定时器模块设计

捕获定时器模块是本次设计的核心部分，其主要功能是捕获输入信号

的上升沿和下降沿时间，并通过计算得到信号周期和频率值。常见的

捕获定时器模块有16位定时器/计数器、32位定时器/计数器等。在

本次设计中，我们选择了16位定时器/计数器。

3.显示模块设计

显示模块主要用于显示测得的频率值。常见的显示模块有LED数码管、

LCD液晶屏等。在本次设计中，我们选择了LCD液晶屏。

四、软件程序设计

1.初始化程序

初始化程序主要包括设置捕获定时器模块参数、设置LCD液晶屏参数

等。

2.捕获中断服务函数

捕获中断服务函数是实现对输入信号上升沿和下降沿时间的捕获与计

算，其具体实现过程如下：

（1）当捕获定时器模块捕获到输入信号上升沿时，记录当前时间值。

（2）当捕获定时器模块捕获到输入信号下降沿时，记录当前时间值，

并计算出两次时间差值。根据计算公式：周期=2×时间差值/定时器计

数器频率，即可得到信号的周期。

（3）根据周期计算公式：频率=1/周期，即可得到信号的频率。

（4）将测得的频率值显示在LCD液晶屏上。

3.主函数

主函数主要用于控制程序流程和显示结果。其具体实现过程如下：

（1）等待输入信号稳定后开始测量。

（2）测量完成后等待一段时间再进行下一次测量。

五、总结

本文介绍了基于单片机设计简易频率计的思路和具体实现方法。通过

硬件电路设计和软件程序设计的结合，可以实现对输入信号频率的准

确测量。在实际应用中，还需要考虑电路稳定性、精度等因素，并进

行相应优化和改进。