頻率計數器電路
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在本項目中，我將設計并演示一個(gè)簡(jiǎn)單的頻率計數器電路，可用于測量信號的頻率。本項目基于 8051 微控制器，不過(guò)您也可以設計非微控制器版本。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202308/449422.htm
簡(jiǎn)介
頻率計是一種用于測量信號頻率的儀器。在科學(xué)術(shù)語(yǔ)中，頻率是指信號每秒的周期數。通俗地說(shuō)，信號的頻率表示信號在一定時(shí)間內的出現率。頻率計數器基本上是一種簡(jiǎn)單的計數系統，其計數時(shí)間有限。
在這里，我們使用兩個(gè)定時(shí)器和兩個(gè)計數器設計了一個(gè)簡(jiǎn)單的頻率計數器系統。其中一個(gè)定時(shí)器集成電路用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號，另一個(gè)用于產(chǎn)生一秒的限時(shí)信號。
頻率計數器電路工作原理
該電路基于頻率的簡(jiǎn)單定義，即每秒的周期數?；旧?，方波發(fā)生器電路用于產(chǎn)生簡(jiǎn)單的脈沖波。這些脈沖被輸入 8051 微控制器的定時(shí)器/計數器，并對脈沖數進(jìn)行計數。
在進(jìn)行一些簡(jiǎn)單計算后，得到的頻率將以赫茲為單位顯示在 16X2 液晶顯示屏上。
需要注意的一點(diǎn)是，我使用 Arduino UNO 作為方波源。您既可以使用 Arduino，也可以使用 555 定時(shí)器 IC 將其配置為可控多頻振蕩器，從而完全建立自己的方波發(fā)生器。
頻率計數器電路圖
頻率計數器電路設計
由于我使用 Arduino 來(lái)產(chǎn)生方波，因此只需要幾行代碼和訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)數字 I/O 引腳。但是，如果你打算使用 555 定時(shí)器 IC 構建方波發(fā)生器電路，請理解下面的解釋。
555 定時(shí)器電路的主要要求是產(chǎn)生占空比約為 99% 的振蕩信號，使輸出信號的低電平時(shí)間值小于高電平時(shí)間值。 由于占空比只取決于閾值和放電電阻的值，因此可以通過(guò)選擇適當的電阻值來(lái)調整占空比。
占空比的計算公式為 D = (R1+R2)/(R1+2R2)
將 D 值代入 0.99，可得 R1 的值是 R2 值的 98 倍。因此，R2 的值為 100Ω，R1 的值為 9.8KΩ。實(shí)際上，R1 的值為 10KΩ。
電路設計的下一步是設計計數器電路。我們的要求是測量幾千赫茲的頻率。如電路原理所述，我將使用 8051 的定時(shí)/計數器。事實(shí)上，我將同時(shí)使用 8051 微控制器的定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1。
我將使用定時(shí)器 0 產(chǎn)生延時(shí)，使用定時(shí)器 1 計數來(lái)自脈沖發(fā)生器的脈沖。定時(shí)器 0 在模式 1 中配置為定時(shí)器，而定時(shí)器 1 在模式 1 中配置為計數器。
代碼
以下是使用 8051 微控制器的頻率計數器電路代碼。
#include<reg51.h>
#define lcd P1
sbit rs=P3^0;
sbit e=P3^1;
unsigned long z=0;
void delay (int);
void display (unsigned char);
void cmd (unsigned char);
void init (void);
void string (char *);
void intro (void);
char i=0;
void delay (int i)
{
int j=0;
for(j=0;j<i;j++)
{
TMOD=0x51;
TH0=0xFC;
TL0=0x66;
TR0=1;
while(TF0==0);
TR0=0;
TF0=0;
}
}
void cmd (unsigned char c)
{
lcd=c;
rs=0;
e=1;
delay(10);
e=0;
}
void display (unsigned char c)
{
lcd=c;
rs=1;
e=1;
delay(10);
e=0;
}
void string (char *c)
{
while(*c)
{
display(*c++);
}
}
void init (void)
{
cmd(0x38);
cmd(0x01);
cmd(0x0c);
cmd(0x80);
}
void intro (void)
{
cmd(0x80);
string(" Electronics ");
cmd(0xc0);
string(" Hub ");
delay(2000);
cmd(0x01);
cmd(0x80);
string(" Frequency ");
cmd(0xc0);
string(" Counter ");
delay(2000);
cmd(0x01);
cmd(0x80);
}
void main()
{
unsigned int temp=0;
unsigned int temp1=0;
unsigned int frequency;
init();
intro();
delay(100);
while(1)
{
TMOD=0x51;
TH1=0;
TL1=0;
TR1=1;
delay(100);
TR1=0;
frequency=(TH1*256)+TL1;
frequency=frequency*10;
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
if(i==0)
{
string("Frequency In Hz");
i++;
}
cmd(0xc5);
if((frequency>=1) && (frequency<10))
{
string(" ");
temp=frequency*10000;
temp1=((temp/10000)+48);
display(temp1);
}
else if((frequency>=10) && (frequency<100))
{
string(" ");
temp=frequency*1000;
temp1=((temp/10000)+48);
display(temp1);
temp1=(((temp/1000)%10)+48);
display(temp1);
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
else if((frequency>=100) && (frequency<1000))//1234
{
string(" ");
temp=frequency*100;
temp1=((temp/10000)+48);
display(temp1);
temp1=(((temp/1000)%10)+48);
display(temp1);
temp1=(((temp/100)%10)+48);
display(temp1);
}
else if((frequency>=1000) && (frequency<10000))//1234
{
string(" ");
temp=frequency*10;
temp1=((temp/10000)+48);
display(temp1);
temp1=(((temp/1000)%10)+48);
display(temp1);
temp1=(((temp/100)%10)+48);
display(temp1);
temp1=(((temp/10)%10)+48);
display(temp1);
}
else if((frequency>=10000) && (frequency<100000))//12345
{
temp=frequency*1;
temp1=((temp/10000)+48);
display(temp1);
temp1=(((temp/1000)%10)+48);
display(temp1);
temp1=(((temp/100)%10)+48);
display(temp1);
temp1=(((temp/10)%10)+48);
display(temp1);
temp1=((temp%10)+48);
display(temp1);
}
else
{
string(" 0");
}
delay(500);
}
while(1);
}
view rawFrequency_Counter_Circuit_8051.c hosted with ? by GitHub
頻率計數器電路操作
按照電路圖進(jìn)行連接，將 Arduino 產(chǎn)生的脈沖輸入端口 3 引腳 P3.5，即定時(shí)器 1 引腳。由于我已將定時(shí)器 1 配置為計數器，因此使用 TCON 位 TR1，我將通過(guò)將 TR1 設置為高電平和低電平來(lái)計數持續時(shí)間約為 100 毫秒的脈沖。脈沖計數存儲在定時(shí)器 1 中，即 TH1 和 TL1 寄存器中。
要獲得頻率值，必須使用以下公式。
frequency=(TH1*256)+TL1;
為了將頻率值轉換為赫茲（即每秒周期數），需要將結果值乘以 10。然后，通過(guò)一些簡(jiǎn)單的數學(xué)運算將結果值格式化，以便在 16X2 LCD 顯示屏上輕松顯示結果。
該電路的應用
使用 8051 微控制器的頻率計數器電路可用于精確測量信號的頻率。
由于我們對脈沖進(jìn)行計數，因此只能測量方波及其導數（占空比不同）的頻率。
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