原创 基于AVR MEGA8单片机的)频率计程序与电路图

测频指标：测频刷新速度为2s，精度为 1Hz ，输入信号峰值>3V；

原理上采用32.768K外部晶振产生异步时钟信号 ，作为M8定时器2的时钟源，设定1024的预分频，可以得到TCNT2溢出的精确时间为1s，在溢出中断时控制74ls00与非门进而控制被测信号的通断，累计1s 内计数器获得的值，经过简单的运算则可获得被测信号的频率

M8 采用内部 8M 内部RC震荡 工作模式 ， 电路采用74ls393 对被测信号进行预分频，相当于扩张T1计数器的位数，T1 为16位，74ls393为8位，扩展后为24位，T1不溢出的话 最高可测 16.777216M ,溢出则累计中断次数然后进行累加即可。（另外添加74ls393进行预分频的目的是为了解决T1引脚时钟信号不宜大于单片机工作频率的二分之一的问题）

目前测频 4M 已经成功通过，由于没有函数信号发生器，所以其他高频还没有做测试

PCB原理图

/////////////////////////////以下为程序, 只有一个文件 main.c /////////////////////////////////

#include <avr/io.h>
#include <avr/iom8.h>
#include <avr/signal.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <stdint.h>
#include <avr/wdt.h>
#include <util/delay.h>
#include <stdio.h>

/*----------------------常用参数定义-------------------*/

#define P0 0
#define P1 1
#define P2 2
#define P3 3
#define P4 4
#define P5 5
#define P6 6
#define P7 7

#define FREQ 8
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char

/*----------------------某些端口操作-------------------*/

#define SET_DOOR PORTB|=_BV(P1)
#define CLR_DOOR PORTB&=~_BV(P1)

#define SET_CLEAR PORTB|=_BV(P2)
#define CLR_CLEAR PORTB&=~_BV(P2)

/*----------------------1602定义-------------------*/

#define SET_LCD_RS PORTD|=_BV(P2)
#define CLR_LCD_RS PORTD&=~_BV(P2)

#define SET_LCD_RW PORTD|=_BV(P3)
#define CLR_LCD_RW PORTD&=~_BV(P3)

#define SET_LCD_E PORTD|=_BV(P4)
#define CLR_LCD_E PORTD&=~_BV(P4)

#define SET_74LS595_SHIFT PORTB|=_BV(P0)
#define CLR_74LS595_SHIFT PORTB&=~_BV(P0)

#define SET_74LS595_DI PORTD|=_BV(P6)
#define CLR_74LS595_DI PORTD&=~_BV(P6)

#define SET_74LS595_CLK PORTD|=_BV(P7)
#define CLR_74LS595_CLK PORTD&=~_BV(P7)

void LCD_ON(void);     //启动LCD
void LongConvertToChar(unsigned long WD);
void LCDInit(void);
void WritEDAtaLCD(unsigned char WDLCD);
void WriteCommandLCD(unsigned char WCLCD);
void DisplayOneChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char DData);
void DisplayListChar(unsigned char X, unsigned char Y,unsigned char *DData);
void WritEDAtaTo595(unsigned char WDLCD);

const unsigned char Owner[] = {"Hello World !!!"};
const unsigned char uctech[] = {"INPUT FREQUENCE:"};
const unsigned char   Init[] = {"Initialization."};
unsigned char net[16] =         {"Axin & Cornsoup"};
unsigned char Net_Pointer=0;//net[] 的指针

unsigned char Timer1_Counter_H=0;
unsigned char Timer1_Counter_L=0;
unsigned long Frequence="0";
unsigned char T2_OV_Time=1; //T2溢出对应的时间
unsigned char T1_OV_Times=0; //T1溢出次数

/*----------------------串口定义-------------------*/

unsigned char SetPrintfConvertMode="0"; //使用printf作其他转换,并非输出到UART

void Uart_Init(void);

int System_putchar(char c, FILE *stream);
int System_getchar(FILE *stream);

FILE mystd = FDEV_SETUP_STREAM(System_putchar, System_getchar,_FDEV_SETUP_RW);

/*----------------------常用函数定义------------------*/

void delay_nms(unsigned int ms)                //N ms延时函数
{
uint i;
for(i=0;i<ms;i++)
   _delay_loop_2(FREQ*250);
}

/*----------------------系统初始化函数定义------------------*/

void IO_INIT(void);

/////////////////////////////////////////////////////////////////

int main(void)
{
wdt_disable();
IO_INIT();
Uart_Init();
LCD_ON();                    //初始化 LCD1602 并显示制作者信息
delay_nms(1500);
DisplayListChar(0, 0, uctech); //输出英文 "Input Frequence:" 到LCD1602 第一行

DisplayListChar(0, 5, Init);    //显示稍等

CLR_DOOR;                       //关闭阀门
_delay_loop_2(5);
SET_CLEAR;
_delay_loop_2(5);               //清空74ls393数据
CLR_CLEAR;

TCNT1H=0;
TCNT1L=0;                        //清空T1计数器

ASSR=_BV(AS2);                          //允许异步时钟
TCCR2=_BV(CS22)|_BV(CS20);       
TCCR1B=_BV(CS12)|_BV(CS11);            //外部T1引脚输入 下降沿有效 (一定要下降沿)
TIMSK=_BV(TOIE1)|_BV(TOIE2);           //允许溢出中断

sei();

while(1);
}

/*----------------------系统初始化函数实体------------------*/

void IO_INIT(void)
{
DDRB|=0x0f;
PORTB&=0x0f;
DDRC|=0x00;
PORTC&=0x00;
DDRD|=0xdc;
PORTD&=0xdc;
}

/*----------------------系统中断函数实体-----------------*/

ISR(TIMER1_OVF_vect) //定时器1溢出中断
{
T1_OV_Times++;
}

ISR(TIMER2_OVF_vect) //定时器2溢出中断
{
if(T2_OV_Time==2)
   {
    CLR_DOOR;

    Timer1_Counter_L=TCNT1L;   //读取TCNT1数据要按照顺序，先低8位后高8位
    Timer1_Counter_H=TCNT1H;
  
    Frequence=((unsigned long)Timer1_Counter_H<<16)|((unsigned long)Timer1_Counter_L<<8)|((PINC&0x3c)>>2)|((PINC&0x03)<<6)|(PINB&0x30);
   
    if(T1_OV_Times!=0)        //其实这个是多余的，这里目的是测量16.7M 以上的频率 不过我们测量的频率不可能达到这个
     {
      Frequence+=(unsigned long)0xffff*0xff*T1_OV_Times;
      T1_OV_Times=0;
     }
   
    //printf("\n\nTCNT1H: 0X%X TCNT1L: 0X%x",Timer1_Counter_H,Timer1_Counter_L);
    //printf("\nOverFlowTimes %d",T1_OV_Times);
   
    LongConvertToChar(Frequence);   //把Frequence 转换后的数据 放到 net[]数组里面
    DisplayListChar(0, 5, net);     //把net[]的数据输出到LCD
  
    SET_CLEAR;                  //一定要先把 74ls393 清零 再对TCNT1 清零
    _delay_loop_2(2);           //适当延时，其实可不要
    CLR_CLEAR;
    _delay_loop_2(2);
   
    TCNT1H=0x00;
    TCNT1L=0x00;   

    T2_OV_Time=1;             //启动下一次测量
   }
else
   {
    SET_DOOR;  
    T2_OV_Time=2;       
   }
}

/*----------------------LCD_1602函数实体------------------*/

void LCD_ON(void)
{
delay_nms(400); //启动等待，等LCD讲入工作状态
LCDInit(); //LCD初始化
delay_nms(100); //延时片刻(可不要)
DisplayListChar(0, 0, Owner);
DisplayListChar(0, 5, net);
}

void UsePrintfToConvert(unsigned long WD)   //利用 printf 的转换功能 爽！ ^.^
{
SetPrintfConvertMode=1; //设置 printf 为自定义转换模式
printf("%13ld Hz",WD);    //net[]数组总共有 16 个成员 与LCD1602的一行16个位对应
SetPrintfConvertMode=0;   //还原 printf 为 Uart 输出模式

/*---------为输出数据添加逗号 999，999，999 ------------*/


    net[2]=net[4];
net[3]=net[5];
net[4]=net[6];
if(net[2]!=' '||net[3]!=' '||net[4]!=' ')
{
   if(net[4]!='-')
    {
     net[5]=',';
    }
}
net[6]=net[7];
net[7]=net[8];
net[8]=net[9];
if(net[6]!=' '||net[7]!=' '||net[8]!=' ')
{
   if(net[8]!='-')
    {
    net[9]=',';
    }
}
}

void LongConvertToChar(unsigned long WD)
{
UsePrintfToConvert(WD);
}

void WritEDAtaTo595(unsigned char WDLCD) // 74hc595 串行转并行输出
{
unsigned char i;
CLR_74LS595_CLK;
for(i=0;i<8;i++)
   {
    CLR_74LS595_SHIFT;
    if(WDLCD&0x01)
     {
      SET_74LS595_DI;
     }
    else
     {
      CLR_74LS595_DI;
     }
    WDLCD>>=1;
    SET_74LS595_SHIFT;
   }
_delay_loop_2(1);
SET_74LS595_CLK;
}

//写数据
void WritEDAtaLCD(unsigned char WDLCD)
{
delay_nms(1);//适当加延时，避免 LCD1602 繁忙
WritEDAtaTo595(WDLCD);
SET_LCD_RS;
CLR_LCD_RW;
CLR_LCD_E; //若晶振速度太高可以在这后加小的延时
_delay_loop_2(1);
SET_LCD_E;
}

//写指令
void WriteCommandLCD(unsigned char WCLCD)
{
delay_nms(1);//适当加延时，避免 LCD1602 繁忙
WritEDAtaTo595(WCLCD);
CLR_LCD_RS;
CLR_LCD_RW;
CLR_LCD_E;
_delay_loop_2(1);
SET_LCD_E;
}

void LCDInit(void) //LCM初始化
{
WritEDAtaTo595(0);
WriteCommandLCD(0x38); //三次显示模式设置，不检测忙信号
delay_nms(15);
WriteCommandLCD(0x38);
delay_nms(5);
WriteCommandLCD(0x38);
delay_nms(5);

WriteCommandLCD(0x38); //显示模式设置,开始要求每次检测忙信号
WriteCommandLCD(0x08); //关闭显示
WriteCommandLCD(0x01); //显示清屏
WriteCommandLCD(0x06); // 显示光标移动设置
WriteCommandLCD(0x0C); // 显示开及光标设置
}

//按指定位置显示一个字符
void DisplayOneChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char DData)
{
Y &= 0x1;
X &= 0xF; //限制X不能大于15，Y不能大于1
if (Y) X |= 0x40; //当要显示第二行时地址码+0x40;
X |= 0x80; // 算出指令码
WriteCommandLCD(X); //这里不检测忙信号，发送地址码
WritEDAtaLCD(DData);
}

//按指定位置显示一串字符
void DisplayListChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char *DData)
{
unsigned char ListLength;

ListLength = 0;
Y &= 0x1;
X &= 0xF; //限制X不能大于15，Y不能大于1
while (DData[ListLength]>=0x20) //若到达字串尾则退出
{
   if (X <= 0xF) //X坐标应小于0xF
    {
     DisplayOneChar(X, Y, DData[ListLength]); //显示单个字符
     ListLength++;
     X++;
    }
}
}

/*----------------------串口函数实体------------------*/

void Uart_Init(void)
{
UCSRB=_BV(RXEN)|_BV(TXEN);
UBRRL=51;  
stdout=&mystd;
stdin=&mystd;
}

int System_putchar(char c, FILE *stream)
{
if(SetPrintfConvertMode==1)
{
   net[Net_Pointer]=c;
   Net_Pointer++;
   if(Net_Pointer>=16)
   {
    Net_Pointer=0;
   }
  
}
else
{
   if (c == '\n')
   System_putchar('\r', stream);
   loop_until_bit_is_set(UCSRA, UDRE);
   UDR = c;
}

return 0;
}

int System_getchar( FILE *stream)
{
loop_until_bit_is_set(UCSRA,RXC);
return UDR;
}

///////////////////程序结束////////////////////////