15-基于51单片机的数字频率计设计-电子工程世界

具体实现功能

系统由STC89C52单片机+信号输入+74HC14整形电路+74HC390分频电路+LCD1602显示模块+电源构成。

具体功能：

1、能测出正弦波、三角波或方波等波形的频率；

2、频率的测量范围为1Hz—20MHz，且能检测幅度最小值为1Vpp的信号；

3、通过LCD1602液晶显示屏显示检测到的即时频率数值(最多8位数，单位为Hz)。

设计背景

在电子测量领域中，频率测量的精确度是最高的。因此，在生产过程中许多物理量，例如温度、压力、流量、液位、PH值、振动、位移、速度、加速度，乃至各种气体的百分比成分等均用传感器转换成信号频率，然后用数字频率计来测量，以提高精确度。

国际上数字频率计的分类很多。按功能分类，因计数式频率计的测量功能很多，用途很广。所以根据仪器具有的功能，电子计数器有通用和专用之分。一、通用型计数器：通用型计数器是一种具有多种测量功能、多种用途的万能计数器。它可测量频率、周期、多周期平均值、时间间隔、累加计数、计时等；若配上相应插件，就可测相位、电压、电流、功率、电阻等电量；配上适当的传感器，还可进行长度、重量、压力、温度、速度等非电量的测量。二、专用计数器：专用计数器指专门用来测量某种单一功能的计数器。如频率计数器，只能专门用来测量高频和微波频率；时间计数器，是以测量时间为基础的计数器，其测时分辨力和准确度很高，可达ns数量级；特种计数器，它具有特种功能，如可逆计数器、阈值计数器、差值计数器、倒数计数器等，用于工业和自控技术等方面。数字频率计按频段分类：①低速计数器：最高计数频率＜10MHz；②中速计数器：最高计数频率10—100MHz；③高速计数器：最高计数频率＞100MHz；④微波频率计数器：测频范围1—80GHz或更高。

由于大规模和超大规模数字集成电路技术、数据通信技术与单片机技术的结合，数字频率计发展进入了智能化和微型化的新阶段。其功能进一步扩大，除了测量频率、频率比、周期、时间、相位、相位差等基本功能外，还具有自捡、自校、自诊断、数理统计、计算方均根值、数据存储和数据通信等功能。可见，频率计是很有工业价值的。本作品即为一个基于单片机的数字频率计，它通过74HC390芯片进行分频，克服了单片机难以处理高频信号的困难，并使用LCD1602液晶显示进行输出，精确度为20万分之一。

设计思路

数字频率计是一种基本的测量仪器。它被广泛应用于航天、电子、测控等领域，还被应用在计算机及各种数学仪表中。一般采用的是十进制数字，显示被测信号频率。基本功能是测量正弦信号，方波信号以及其他各种单位时间内变坏的物理量。由于其使用十进制数显示，测量迅速精确，显示直观，所以经常被用来使用。

本文主要介绍数字频率计的设计和调试，本作品是基于52单片机作为平台，基本原理是通过52单片机进行频率的采集和分析工作，在通过程序使其显示在LCD1602的液晶显示屏上，通过液晶显示屏，让使用者能够直观的看到当前的输入频率是多少。

由于52单片机能处理的频率信号强度有限，所以这次我们先用74HC390芯片对输入的信号进行了分频，使其降低了100倍，才送去给单片机处理，而且为了使1602液晶显示屏能更好的兼容，在程序上我们做了三次初始化，这些都将在下面为大家一一展示。

原理图

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。