频率计数器电路

在这个项目中，我将设计并演示一个简单的频率计数器电路，它可以用来测量一个信号的频率。这个项目是基于8051单片机，尽管你可以设计一个非微控制器版本。

介绍

频率计数器是一种用来测量信号频率的仪器。在科学术语中，频率是一个信号每秒的周期数。通俗地说，信号的频率是指信号在一定时间内出现的频率。频率计数器基本上是简单的计数器系统与有限的时间周期计数。

在这里，我们设计了一个简单的频率计数器系统，使用两个定时器和两个计数器。其中一个Timer IC用于产生时钟信号，另一个用于产生一秒的限时信号。

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频率计数器电路工作原理

这种电路是基于频率的简单定义，即每秒循环的次数。基本上，方波发生器电路是用来产生一个简单的脉冲波。这些脉冲作为输入给定时器/计数器的8051单片机数一下脉冲的数量。

在执行一些简单的计算后，得到的频率显示在16X2赫兹液晶显示器上。

需要注意的一点是，我使用了Arduino UNO作为Square Wave的源码。您可以使用Arduino或完全构建自己的方波生成器使用555定时器IC配置它作为一个不稳多谐振荡器．

频率计数器电路图

频率计数器电路设计

由于我已经使用Arduino来生成Square Wave，我所需要的只是几行代码和访问单个数字I/O引脚。但如果你计划建立一个方波发生器电路使用555定时器IC，理解以下解释。

主要的要求555定时器电路是产生占空比约为99%的振荡信号，使输出信号的时间低值小于时间高值。由于占空比只取决于阈值和放电电阻器的值，所以可以通过选择合适的电阻器值来调节占空比。

占空比为D = (R1+R2)/(R1+2R2)

将D的值代入0.99，我们得到R1的值等于98乘以R2的值。因此，为R2选择100Ω值，为R1选择9.8KΩ值。实际上，为R1选择10KΩ的值。

电路设计的下一步是计数器电路的设计。这里我们的要求是测量几千赫兹的频率。如电路原理所述，我将使用8051的定时器/计数器。事实上，我将同时使用8051微控制器的定时器0和定时器1。

我将使用定时器0来产生时间延迟和定时器1来计数来自脉冲发生器的脉冲。定时器0在模式1下配置为Timer，定时器1在模式1下配置为Counter。

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代码

下面是使用8051单片机的频率计数器电路的代码。

频率计数电路操作

按照电路图进行连接，在接口3引脚P3.5处应用Arduino产生的脉冲，也就是Timer 1引脚。由于我已经配置定时器1作为计数器，使用TCON位TR1，我将通过使TR1高和低的持续时间约100毫秒的脉冲计数。脉冲的计数存储在定时器1中，即TH1和TL1寄存器中。

为了得到频率的值，你必须使用下面的公式。

频率= (TH1 * 256) + TL1;

为了将频率值转换为赫兹即周期每秒，你需要乘以合成值10。在此之后，通过执行一些简单的数学运算格式化结果值，以便在16X2液晶显示器上很容易显示结果。

该电路的应用

1. 采用8051单片机的频率计数电路可以精确测量信号的频率。
2. 由于我们计算脉冲，我们只能测量方波及其导数(具有不同的占空比)的频率。