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簡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，不過您也可以設計非微控制器版本。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/202308/449422.htm
簡介
頻率計是一種用于測量信號頻率的儀器。在科學術語中，頻率是指信號每秒的周期數。通俗地說，信號的頻率表示信號在一定時間內的出現率。頻率計數器基本上是一種簡單的計數系統，其計數時間有限。
在這里，我們使用兩個定時器和兩個計數器設計了一個簡單的頻率計數器系統。其中一個定時器集成電路用于產生時鐘信號，另一個用于產生一秒的限時信號。
頻率計數器電路工作原理
該電路基于頻率的簡單定義，即每秒的周期數。基本上，方波發生器電路用于產生簡單的脈沖波。這些脈沖被輸入 8051 微控制器的定時器/計數器，并對脈沖數進行計數。
在進行一些簡單計算后，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 來產生方波，因此只需要幾行代碼和訪問一個數字 I/O 引腳。但是，如果你打算使用 555 定時器 IC 構建方波發生器電路，請理解下面的解釋。
555 定時器電路的主要要求是產生占空比約為 99% 的振蕩信號，使輸出信號的低電平時間值小于高電平時間值。 由于占空比只取決于閾值和放電電阻的值，因此可以通過選擇適當的電阻值來調整占空比。
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/計數器。事實上，我將同時使用 8051 微控制器的定時器 0 和定時器 1。
我將使用定時器 0 產生延時，使用定時器 1 計數來自脈沖發生器的脈沖。定時器 0 在模式 1 中配置為定時器，而定時器 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
按照電路圖進行連接，將 Arduino 產生的脈沖輸入端口 3 引腳 P3.5，即定時器 1 引腳。由于我已將定時器 1 配置為計數器，因此使用 TCON 位 TR1，我將通過將 TR1 設置為高電平和低電平來計數持續時間約為 100 毫秒的脈沖。脈沖計數存儲在定時器 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，通過一些簡單的數學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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