[实用新型]一种基于AVR单片机的简易频率计

说明书

技术领域

本实用新型属于自动测量技术领域，特别涉及一种基于AVR单片机的简易频率计。

背景技术

在电子测试领域中，频率测量是最基本的测量之一。频率信号抗干扰性强，易于传输，可以获得较高的测量精度。因此常常利用某种确定的函数关系把其他的电参数的测量转换为频率的测量。在实际应用中，对于力、转速、位移、速度、流量等物理量的测量，一般是首先由传感器转换为脉冲信号，然后采用测量频率的方法，最后经过一定的计算处理来实现的。

一般的频率测量都是由组合电路和时序逻辑电路作为控制核心，需要进行复杂的外围电路设计。本实用新型利用AVR单片机自带的输入捕捉模块来实现脉冲信号的捕捉，再经过相应的换算，最终得出输入信号的频率并显示在LCD液晶上。本实用新型的有益效果是，简化外围硬件电路模块，大大减少了设计成本，经济实用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于AVR单片机的简易频率计，通过以下技术方案来实现。

硬件部分： 主要包括电源模块、AVR单片机、信号调理模块、按键输入模块以及LCD显示器。各模块之间的连接关系为：

电源模块向AVR单片机、信号调理模块以及LCD显示器提供工作电源；信号调理模块对输入的频率信号做滤波和整形处理；AVR单片机作为数据处理和控制核心，对信号调理模块的输出进行捕捉，以计算出信号的频率；按键输入对AVR单片机复位和测量系统的启停进行控制；频率计算结果通过AVR单片机驱动LCD显示器显示出来。

所述电源模块为一个简单的AC/DC模块，用于将普通的交流市电整流为5V的直流电，以供给AVR单片机、信号调理模块以及LCD显示器。

所述信号调理模块对输入的频率信号做前置处理，包括滤波以剔除高频干扰信号、对输入不是方波的情形进行整形以转换成AVR单片机能够识别的等效信号。

所述AVR单片机采用型号为ATmega128A的单片机，该八位单片机用于捕捉信号调理模块输出的脉冲信号，并做相应的计算以得到实际的信号频率。

所述按键输入模块包括复位按键和启停按键，用于单片机的复位控制以及频率测量的启停控制；当复位键按下时，AVR单片机系统复位，而当启停键按下时，则根据不同情况，开始测量频率或者停止测量频率。

所述LCD显示器采用LCD12864，由AVR单片机驱动并显示测量而得的频率。

软件部分：实用C语言编制相应的计算程序和控制程序。主要包括初始化AVR单片机、按键检测、频率测量和LCD液晶显示几个部分。

初始化AVR单片机包括定时器的的计数时钟设置，中断初始化设置以及输入输出管脚的初始化设置；按键检测部分是针对启停按键而言的，AVR单片机的复位是硬件复位。程序不断地循环检测启停按键是否有动作，并给出相应的控制指令：开始测量，或者停止测量；频率测量部分不断地读取输入捕捉寄存器的内容，并每隔一个脉冲计算一次频率，根据定时器的时钟换算而得实际信号的频率。

本实用新型的有益效果为：利用AVR单片机内置输入捕捉模块实现频率测量，大大简化外围硬件电路的设计，降低了成本，经济实用。 

附图说明

图1是所述简易频率计功能框图。

图2是所述简易频率计软件程序流程图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种基于AVR单片机的简易频率计。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

图1所示为所述简易频率计的功能框图，主要包括电源模块、AVR单片机、信号调理模块、按键输入模块以及LCD显示器。电源模块向AVR单片机、信号调理模块以及LCD显示器提供工作电源；信号调理模块对输入的频率信号做滤波和整形处理；AVR单片机作为数据处理和控制核心，对信号调理模块的输出进行捕捉，以计算出信号的频率；按键输入对AVR单片机复位和测量系统的启停进行控制；频率计算结果通过AVR单片机驱动LCD显示器显示出来。AVR单片机的复位是由硬件电路实现的，即图中所示的RTS管脚，而控制频率测量启停则由PD0管脚来实现；ICP1管脚捕捉输入的频率信号；管脚PA0~PA7是LCD显示器要显示的数据位，管脚PC0~PC5对 LCD显示器进行读写控制，而管脚PC6则控制LCD显示器的背光显示。

图2所示为所述简易频率计软件程序流程图。初始化AVR单片机之后就进入测量循环状态，不断地读取输入捕捉寄存器的内容，并每隔一个脉冲计算一次频率，送往LCD显示器显示。由于本实用新型采用的是独立按键，所以需要区分每次按键按下时的测量状态：如果按下时AVR单片机正处于测量状态，则应将程序里的状态标志清零，以表示停止测量；如果按下时AVR单片机处于停止状态，则应将程序里的状态标志置位，以启动频率测量和LCD显示更新程序；在停止测量期间，LCD显示器显示最近的一次频率测量值，而在持续测量期间，LCD显示器不断更新测量频率值。