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簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2012-01-06 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

在電子技術(shù)中,是最基本的參數(shù)之一,并且與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系,因此,的測(cè)量就顯得更為重要。測(cè)量的方法有多種,其中電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率具有精度高、使用方便、測(cè)量迅速,以及便于實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn),是頻率測(cè)量的重要手段之一。電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻有兩種方式:一是直接測(cè)頻法,即在一定閘門時(shí)間內(nèi)測(cè)量被測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù);二是間接測(cè)頻法,如周期測(cè)頻法。直接測(cè)頻法適用于高頻信號(hào)的頻率測(cè)量,間接測(cè)頻法適用于低頻信號(hào)的頻率測(cè)量。本次頻率計(jì)以AT89C52為核心,在軟件編程中采用的是C51語(yǔ)言,測(cè)量采用了多周期同步測(cè)量法,它避免了直接測(cè)量法對(duì)精度的不足,同時(shí)消除了直接與間接相結(jié)合方法,需對(duì)被測(cè)信號(hào)的頻率與中介頻率的關(guān)系進(jìn)行判斷帶來(lái)的不便,能實(shí)現(xiàn)較高的等精度頻率和周期的測(cè)量。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/149848.htm

頻率計(jì)是計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測(cè)量?jī)x器。它是一種用十進(jìn)制,顯示被測(cè)信號(hào)頻率的數(shù)字測(cè)量?jī)x器。它的基本功能是測(cè)量正弦信號(hào),方波信號(hào)以及其他各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量。在進(jìn)行模擬、數(shù)字電路的、安裝、調(diào)試過(guò)程中,由于其使用十進(jìn)制數(shù)顯示,測(cè)量迅速,精度高,顯示直觀,所以經(jīng)常要用到數(shù)字頻率計(jì)。

This powerful (200 nanosecONd instruction execution) yet easy-to-program (only 35 single word instructions) CMOS FLASH-based 8-bit microcontroller packs Microchip's powerful PIC? architecture into an 40- or 44-pin package and is upwards compATIble with the PIC16C5X, PIC12CXXX and PIC16C7X devices. The PIC16F877A features 256 bytes of EEPROM data memory, self programming, an ICD, 2 Comparators, 8 channels of 10-bit Analog-to-Digital (A/D) converter, 2 capture/compare/PWM functions, the synchronous serial port can be configured as either 3-wIRe Serial Peripheral Interface (SPI?) or the 2-wire Inter-Integrated Circuit (I?C?) bus and a Universal Asynchronous Receiver Transmitter (USART)。 All of these features make it ideal for more advanced level A/D applications in automotive, industrial, appliances and consumer applications.

  //本程序利用CCP1模塊實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)的功能

  #include

  #include

  #include

  const char table[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0XD8,0x80,0x90,0xFF};

  //不帶小數(shù)點(diǎn)的顯示段碼表

  const char table0[11]={0X40,0X79,0X24,0X30,0X19,0X12,0X02,0X78,0X00,0X10,0xFF};

  //帶小數(shù)點(diǎn)的顯示段碼表

  bank3 int cp1z[11]; //定義一個(gè)數(shù)組,用于存放各次的捕捉值

  union cp1

  {int y1;

  unsigned char cp1e[2];

  }cp1u; //定義一個(gè)共用體

  unsigned char COUNTW,COUNT; //測(cè)量脈沖個(gè)數(shù)寄存器

  unsigned char COUNTER,data,k;

  unsigned char FLAG @ 0XEF;

  #define FLAGIT(adr,bit) ((unsigned)(adr)*8+(bit)) //絕對(duì)尋址位操作指令

  static bit FLAG1 @ FLAGIT(FLAG,0);

  static bit FLAG2 @ FLAGIT(FLAG,1);

  static bit FLAG3 @ FLAGIT(FLAG,2);

  unsigned char s[4]; //定義一個(gè)顯示緩沖數(shù)組

  int T5 ,uo;

  double RE5;

  double puad5;

  //spi方式顯示初始化子程序

  void SPIINIT()

  {

  PIR1=0;

  SSPCON=0x30;

  SSPSTAT=0xC0;

  //設(shè)置SPI的控制方式,允許SSP方式,并且時(shí)鐘下降沿發(fā)送,與74HC595,當(dāng)其

  //SCLk從低到高跳變時(shí),串行輸入寄存器的特點(diǎn)相對(duì)應(yīng)

  TRISC=0xD7; //SDO引腳為輸出,SCK引腳為輸出

  TRISA5=0; //RA5引腳設(shè)置為輸出,以輸出顯示鎖存信號(hào)

  FLAG1=0 ;

  FLAG2=0 ;

  FLAG3=0 ;

  COUNTER=0X01;

  }

  //CCP模塊工作于捕捉方式初始化子程序

  void ccpint( )

  {

  CCP1CON=0X05; //首先設(shè)置CCP1捕捉每個(gè)脈沖的上升沿

  T1CON=0X00; //關(guān)閉TMR1震蕩器

  PEIE=1; //外圍中斷允許(此時(shí)總中斷關(guān)閉)

  CCP1IE=1; //允許CCP1中斷

  TRISC2=1; //設(shè)置RC2為輸入

  }

  //系統(tǒng)其它部分初始化子程序

  void initial( )

  {

  COUNT=0X0B; //為保證測(cè)試精度,測(cè)試5個(gè)脈沖的參數(shù)后

  //求平均值,每個(gè)脈沖都要捕捉其上升、下降沿,

  //故需要有11次中斷

  TRISB1=0;

  TRISB2=0;

  TRISB4=1;

  TRISB5=1; //設(shè)置與鍵盤有關(guān)的各口的輸入、輸出方式

  RB1=0;

  RB2=0; //建立鍵盤掃描的初始條件

  }

  //SPI傳送數(shù)據(jù)子程序

  void SPILED(data)

  {

  SSPBUF=data; //啟動(dòng)發(fā)送

  do {

  ;

  }while(SSPIF==0);

  SSPIF=0;

  }

  //顯示子程序,顯示4位數(shù)

  void display( )

  {

  RA5=0; //準(zhǔn)備鎖存

  for(COUNTW=0;COUNTW4;COUNTW++){

  data=s[COUNTW];

  data=data0x0F;

  if(COUNTW==k) data=table0[data];//第二位需要顯示小數(shù)點(diǎn)

  else data=table[data];

  SPILED(data); //發(fā)送顯示段碼

  }

  for(COUNTW=0;COUNTW4;COUNTW++){

  data=0xFF;

  SPILED(data); //連續(xù)發(fā)送4個(gè)DARK,使顯示好看一些

  }

  RA5=1; //最后給一個(gè)鎖存信號(hào),代表顯示任務(wù)完成

  }

  //鍵盤掃描子程序

  void keyscan( )

  {

  if((RB4==0)||(RB5==0)) FLAG1=1 ;//若有鍵按下,則建立標(biāo)志FLAG1

  else FLAG1=0 ; //若無(wú)鍵按下,則清除標(biāo)志FLAG1

  }

  //鍵服務(wù)子程序

  void keyserve( )

  {

  PORTB=0XFD ;

  if(RB5==0) data=0X01;

  if(RB4==0) data=0X03;

  PORTB=0XFB;

  if(RB5==0) data=0X02;

  if(RB4==0) data=0X04; //以上確定是哪個(gè)鍵按下

  PORTB=0X00; //恢復(fù)PORTB的值

  if(data==0x01) {

  COUNTER=COUNTER+1; //若按下S9鍵,則COUNTER加1

  if(COUNTER>4) COUNTER=0x01;//若COUNTER超過(guò)4,則又從1計(jì)起

  }

  if(data==0x02) {

  COUNTER=COUNTER-1; //若按下S11鍵,則COUNTER減1

  if(COUNTER1) COUNTER=0x04;//若COUNTER小于1,則又循環(huán)從4計(jì)起

  }

  if(data==0x03) FLAG2=1 ; //若按下S10鍵,則建立標(biāo)志FLAG2

  if(data==0x04) FLAG2=0 ; //若按下S12鍵,則清除標(biāo)志FLAG2

  }

  //中斷服務(wù)程序

  void interrupt cp1int(void)

  {

  CCP1IF=0; //清除中斷標(biāo)志

  cp1u.cp1e[0]=CCPR1L;

  cp1u.cp1e[1]=CCPR1H;

  cp1z[data]=cp1u.y1; //存儲(chǔ)1次捕捉值

  CCP1CON=CCP1CON^0X01; //把CCP1模塊改變成捕捉相反的脈沖沿

  data++;

  COUNT--;

  }

  //周期處理子程序

  void PERIOD( )

  {

  T5=cp1z[10]-cp1z[0]; //求得5個(gè)周期的值

  RE5=(double)T5; //強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成雙精度數(shù)

  RE5=RE5/5; //求得平均周期,單位為μs

  }

  //頻率處理子程序

  void FREQUENCY( )

  {

  PERIOD( ); //先求周期

  RE5=1000000/RE5; //周期值求倒數(shù),再乘以1 000 000,得頻率,

  //單位為HZ

  }

  //脈寬處理子程序

  void PULSE( )

  {

  int pu;

  for(data=0,puad5=0;data=9;data++) {

  pu=cp1z[data+1]-cp1z[data];

  puad5=(double)pu+puad5;

  data=data+2;

  } //求得5個(gè)脈寬的和值

  RE5=puad5/5; //求得平均脈寬

  }

  //占空比處理子程序

  void OCCUPATIONAL( )

  {

  PULSE( ); //先求脈寬

  puad5=RE5; //暫存脈寬值

  PERIOD(); //再求周期

  RE5=puad5/RE5; //求得占空比

  }

  //主程序

  main( )

  {

  SPIINIT( ); //SPI方式顯示初始化

  while(1) {

  ccpint(); //CCP模塊工作于捕捉方式初始化

  initial(); //系統(tǒng)其它部分初始化

  if(FLAG2==0) {

  s[0]=COUNTER; //第一個(gè)存儲(chǔ)COUNTER的值

  s[1]=0X0A;

  s[2]=0X0A;

  s[3]=0X0A; //后面的LED將顯示DARK

  }

  display( ); //調(diào)用顯示子程序

  keyscan(); //鍵盤掃描

  data=0x00; //存儲(chǔ)數(shù)組指針賦初值

  TMR1H=0;

  TMR1L=0; //定時(shí)器1清0

  CCP1IF=0; //清除CCP1的中斷標(biāo)志,以免中斷一打開就進(jìn)入

  //中斷

  ei( ); //中斷允許

  TMR1ON=1; //定時(shí)器1開

  while(1){

  if(COUNT==0)break;

  } //等待中斷次數(shù)結(jié)束

  di(); //禁止中斷

  TMR1ON=0; //關(guān)閉定時(shí)器

  keyscan(); //鍵盤掃描

  if(FLAG1==1) keyserve() ; //若確實(shí)有鍵按下,則調(diào)用鍵服務(wù)程序

  if(FLAG2==0) continue; //如果沒(méi)有按下確定鍵,則終止此次循環(huán),

  //繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量

  //如果按下了確定鍵,則進(jìn)行下面的數(shù)值轉(zhuǎn)換和顯示工作

  if(COUNTER==0x01) FREQUENCY(); //COUNTER=1,則需要進(jìn)行頻率處理

  if(COUNTER==0x02) PERIOD(); //COUNTER=2,則需要進(jìn)行周期處理

  if(COUNTER==0x03) OCCUPATIONAL();//COUNTER=3,則需要進(jìn)行占空比處理

  if(COUNTER==0x04) PULSE(); //COUNTER=4,則需要進(jìn)行脈寬處理

  k=5;

  if(RE51){

  RE5=RE5*1000; //若RE51,則乘以1 000,保證小數(shù)點(diǎn)的精度

  k=0x00;

  }

  else if(RE510){

  RE5=RE5*1000; //若RE510,則乘以1 000,保證小數(shù)點(diǎn)的精度

  k=0x00;

  }

  else if(RE5100){

  RE5=RE5*100; //若RE5100,則乘以100,保證小數(shù)點(diǎn)的精度

  k=0x01;

  }

  else if(RE51000){

  RE5=RE5*10; //若RE51000,則乘以10,保證小數(shù)點(diǎn)的精度

  k=0x02;

  }

  else RE5=RE5 ;

  uo=(int)RE5;

  sprintf(s,%4d,uo); //把需要顯示的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4位ASII碼,且放入數(shù)

  //組S中

  display();

  }

  }

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