一种简单方法实现基于STC89C52RC单片机的频率计

福建电脑2009年第1期

一种简单方法实现基于STC89C52RC单片机的频率计

章津楠，张长胜，郭清成

（温州大学计算机科学与工程学院浙江温州325035）

要】：频率计的设计有多种方式，本文阐述一种基于STC89C52RC单片机设计频率计的方法。并详细介绍了基于

STC89C52RC单片机的频率计的硬件构成、电路设计、软件设计流程。

【关键词】：单片机，频率计，硬件构成，电路设计，软件设计

【摘

随着电子技术的日新月异，频率计已经成为一种常见的测量信号频率的装置，在很多领域有其应用价值。传统的频率计采用时序电路和组合电路等大型的硬件电路来构成，其具有体积庞大，响应速度慢等缺点。随着单片机技术成熟，市场上出现了基于各种不同型号单片机的数字频率计，本文提出一种基于STC89C52RC单片机的频率计设计方法。1．系统硬件构成

基于单片机的频率计常用MCS-51系列单片机来实现的，市场上出现最多的是at89系列单片机，本频率计采用STC89C52RC单片机，在显示部分，普遍采用数码管，鉴于简化电路设计考虑选择1602液晶显示器；在整形电路部分，主要是运用了运算放大器，将输入信号转化成单片机可以识别的TTL信号。

1.1STC89C52RC单片机

STC系列单片机是由STMicroelectronics公司生产。STC89C52RC单片机其最高频率时钟为80M，flash存储器为8K，RAM为512bit，为2K，可反复擦写编程。工作温度范围是-40℃～85℃，内置看门狗电路，内部电源供电系统、时钟电路和复位电路都经过特殊处理。\"6时钟/机器周期\"和\"12时钟/机器周期\"可在ISP编程时反复设置。1.21602液晶显示模块

1602采用标准的16脚接口，模块内部字符发生存储器已存储不同的点阵字符图形，可以显示阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，其中数字与字母同ASCII码兼容。另外，还有自定义字符，可用于处理自定义的字符。显示可以采用背光模式，可以更清晰的显示数据。

2．硬件电路的设计

信号部分也是整个频率计的核心组件之一，直接关系到整个频率计是否能正常工作。预处理电路把输入信号处理成TTL信号，使得单片机可以识别并处理该信号。这样信号处理和其它频率计的设计相比减少了其预处理电路的复杂性，同时也满足设计的需求。考虑到实际需求，在信号处理时并未做分频处理，相比于做分频处理的频率计来说其测量范围有一定的限制，但这里采用高频晶振也在一定程度上弥补了这个不足。2.3STC89C52RC单片机周边电路设计

在单片机的周边电路中，采用STC单片机在线编程典型线路。电路构成如图3、4、5。图3电路包含一个复位电路[1]，在单片机运行阶段出现死机等状况时可以即时复位，采用一个按键来实现（即s1键）。编程线路包含供电电路，主要为单片机提供它正常工作是的的电压（工作电压为5V）。为了使单片机可以和pc机设备的通信，采用MAXA232芯片组成了串口通信模块，电路图如图4、图5所示。采用MAX232芯片进行电平转换，使得单片机可以和pc机直接通信，从而烧制所需要的程序实现单片机编程。编程电路也是整个频率计的基础，只有在这个的基础上才能实现软件的编程。单片机及其周边的电路实现了单片机的编程电路，其为整个频率计的实现提供了一个软件平台。

图3STC89C52RC单片机

图1系统构成

基于STC89C52RC单片机的频率计的测量范围为1Hz到1000KHz，采用小数点2位显示以确保其显示精度。频率计由信号预处理电路、STC89C52RC单片机模块、1602液晶显示器模块和系统软件构成。系统硬件框图如图1所示。整个系统采用模块化思想构建，即简化了硬件电路的设计，又易于理解。频率计基本的工作原理是将输入信号经由预处理电路处理成单片机可以识别的频率信号，再由单片机采样并测量频率值，最后由1602液晶显示器显示频率值。2.1信号预处理电路

预处理信号电路主要由反相比例运算放大器来完成输入信号到TTL信号的转换。预处理电路图如图2所示。这里Vi是被测频率输入端，Vo是预处理信号完成处理后的输出端。预处理

图2预处理电路

图4MAX232电路图

图5MAX232和单片机、数据线的连接方式

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2.41602液晶显示器电路

频率输出采用1602液晶显示器显示，和采用数码管相比液晶显示器电路设计简单，易于编程实现。其主要引脚如图6所示，1脚接地；2脚接5V电电源；3脚主要用来调节显示器对比度，一般接一个10K的电位器来调节，这里接地其对比度最高；4脚RS为寄存器选择；5脚RW为读写信号线；6脚为使能端；7~14脚为8位双向数据线；15~16脚为空脚（可用来接背光）。

图61602液晶显示器

3．系统软件设计

软件流程主要包括三个部分：初始化阶段、频率计算阶段、最终的显示阶段。各个阶段完成各自的任务，这样模块化处理可以减少出现差错的概率。即使出现差错，也可以准确的找出有问题的模块并进行改进。3.1初始化阶段

中断允许总控制位EA=1,CPU开放所有的中断请求；EX0=1允许外部中断0中断，ET1=1，允许T1溢出中断，使IT0=1控制外部中断触发类型为后沿触发；TMOD=0x20定时器工作在模式2下，TR1=1定时器运行控制位，这里使其处于接通工作状态。初始化TH1=0xec，TL1=0xec，每当Tl1溢出时，TH1中的内容重新装入到TL1中，这样使得每隔10us重新装入一次。在程序执行过程中，不断地产生外中断和定时器中断，定时器中断每溢出一次为10us,那么溢出100次的时间为1MS，实现了计时的功能。通过两个中断单片机就可以采样频率的个数和时间，获取这两个数据就可以计算频率。3.2频率计算阶段

先取10ms,如果单片机采样信号的个数为n>=1000时，那么频率表达式为：f=100*n，这时的频率大于100KHz；当取100ms时，如果单片机采样信号的个数为n>=1000时，那么频率表达式为：f=10*n，这时的频率大于10KHz；当取1000ms时，如

果单片机采样信号的个数为n>=1000时，那么频率表达式为：f=n，这时的频率大于1KHz。对于高频来说单个脉冲的时间间隔很小，这样的计算误差很小，这种算法对于高频信号处理相当简洁。对于低频信号需采用其它算法来实现频率计算，这里分两部分来处理，当频率大于100Hz小于1KHz时，在计算频率时多计数两次，这样可提高计算精度,时间部分time=重装次数/100+ms，最终频率表达式为：f=n/time*1000.0。对于低于100Hz的频率，如果再采用上述方法相对来说其精度会受到很大的影响。误差主要产生在计数上，计数是从下降沿开始，而计时部分不能保证总是从下降沿开始。如果还是采用上述的方法来计算频率误差相对很大，这里不宜采用。采用另一种方法，通过单片机采样一个脉宽的时间t，频率f=1/t，这样处理对于低频可以保证精确。频率的计算阶段是整个频率计的核心，运用不同的算法处理不同的频率可以使频率计更精确的测量频率。3.3显示阶段

采用1602液晶显示器，先把信号转化成ASCII码，再输入1602液晶显示器，通过显示器程序就可以所测的频率显示在液晶屏上。由于主程序是不断的循环执行，液晶显示器就可以不断地动态的显示所测的频率。4.总结

这个频率计就设计而言功能相对简单，但其频率的测量范围满足需求，和市场上的一些数字频率计相比具有易操作，响应速度快等优势。此频率计预处理电路设计简单而又巧妙，计算频率的算法简洁可行，整个频率计简单实用。另外此频率计容易进行功能扩展，可以增加一个分频电路用来增加频率的测量范围，还可以增加一些功能，如脉宽，占空比等。

参考文献：

1.钱进.基于AT89C2051的高精度数字频率计的设计[J].机电产品开发与创新,2007,20(1)：86-87.

2.卢飞跃.基于单片机的高精度频率计设计[J].电子测量技术,2006,29(5)：96-97.

3.杜刚,高军,童宁宁.基于AT89C2051单片机的频率计设计[J].微计算机应用,

2004,25(4):498-501.

4.马忠梅,籍顺心.单片机的C语言程序设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（上接第109页）

【可视化】可视化工具提供了直观、简洁的方法，方便了用户，更有助于定位重要的数据，评价模式的质量，从而减少建模的复杂性。

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【与其他产品的接口】数据挖掘工具能否提供与这些工具

集成的简易途径是衡量数据挖掘工具好坏的标准。5、结论

经过十多年的发展，数据挖掘工具的性价比越来越高。然而，现有的数据挖掘工具还存在着许多不足。本文正是通过对数据挖掘种类的分析，给出了数据挖掘工具的选择标准，为数据挖掘工具的选择提供了参考。由于数据挖掘工具需要考虑的因素很多，很难按照原则给不同的工具排一个优劣次序，最重要的还是用户的需要。

因此，在每个企业希望把数据挖掘融入到企业的经营决策时，一定要结合自己的实际情况，充分考虑本企业在数据挖掘领域的实施经验，获得一个完善的数据挖掘解决方案。

参考文献：

1．FayyadUM，Piatetsky-ShapiroG，Smyth，P.Fromdatamin-ingtoknowledgediscovery：Anoverview.In：AdvancesinKnowledgeDiscov-eryandDataMining，FayydUM，Piatetsky-ShapiroG（eds），1~35.

2．郑纬民，黄刚.数据挖掘工具及其选择，《计算机世界》，1999年第20

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