一种基于单片机的数字频率计的实现

　　在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率计在教学、科研、测量仪器、工业控制等方面都有较广泛的应用。测量频率的方法有多种，其中电子计数测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。本设计就是用计数的方法，以单片机AT89C51为控制核心，充分利用其软硬件资源，设计并制作了频率计的计数、显示部分。

　　1测频设计原理

　　频率计测频原理方框图如图1所示。被测输入信号通过脉冲形成电路进行放大与整形(可由放大器与门电路组成)，然后送到单片机入口，单片机计数脉冲的输入个数，计数结果经LED数码管显示，从而得到被测信号频率。

　　2元器件选择与使用

　　2.1单片机

　　选择单片机AT89C51是因为有编程灵活、易调试的特点，而且AT89C51的引脚较多，利于电路的扩展。它集成了CPU，RAM，ROM，定时器/计数器和多功能I/O口等一台计算机所需的基本功能部件，有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含两个外中断口，两个16位可编程定时计数器，两个全双工串行通信口。其片内集成了4 KB的FLASHPEROM用来存放应用程序，这个FLASH程序存储器除允许一般的编程器离线编程外，还允许在应用系统中实现在线编程，并且还提供了对程序进行三级加密保护的功能。AT89C51的另一个特点是工作速度更高，晶振频率可高达24 MHz，一个机器周期仅为500 ms，比MCS-51系列单片机快了一倍。

　　其具体使用方法如下：

　　P1.0口与寄存器74LS164的A，B端口连接，串行输出待显示的数据。

　　P1.1口接移位寄存器74LS164的CLK(第8引脚)，输出时钟信号。

　　P1.5，P1.6，P1.7口分别与译码器74LS145的A，B，C端口连接，输出位控制信号。

　　P3.5口(即T1)输入脉冲信号。

　　XTAL1与XTAL2管脚接两个30 pF电容和12 MHz晶振构成时钟电路。

　　RST管脚接1 kΩ，10 kΩ电阻，20μF电容及复位开关构成开关复位电路。

　　2.2显示译码单元

　　显示部分采用译码器74LS145与移位寄存器74LS164，主要是考虑了性价比的原因。比如，此处可以采用HARRIS公司推出的ICM7218B共阴极数码管驱动芯片，它集BCD译码器、多路扫描器、段驱动和位驱动于一体。用此驱动可使电路相对简单，显示部分的软件设计也比较简单，但由于其价位相对较高，故采用译码器74LS145与移位寄存器74LS164。

　　2.3数字显示单元

　　LED显示器采用动态显示方式。显示时将所有位的段选线相应的并联在一起，由一个8位I/O口控制，形成段选线的多路复用。译码器74LS145是位选部分，移位寄存器74LS164是段选部分。由于各位的段选线并联，段选码的输出对各位来说都是相同的。同一时刻，如果各位选线都处于选通状态的话，六位的LED将显示相同的字符。要各位LDE能够显示出与本位相应的显示字符，就须采用扫描显示方式。即在同一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时，段选线上输出相应位要显示字型码，这样同一时刻，六位LED中只有选通的那一位显示出字符，而其他五位则是熄灭的。而在下一时刻，只让下一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，在段选线上输出相应位将要显示字符的字符码。