在電子技術(shù)中,頻率是zui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,頻率的測(cè)量就顯得更為重要。測(cè)量頻率的方法有多種,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。本次設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(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。
數(shù)字頻率計(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*的測(cè)量?jī)x器。它是一種用十進(jìn)制數(shù)字,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)字電路的設(shè)計(jì)、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)。
Thispowerful(200nanosecONdinstructionexecution)yeteasy-to-program(only35singlewordinstructions)CMOSFLASH-based8-bitmicrocontrollerpacksMicrochip'spowerfulPIC?architectureintoan40-or44-pinpackageandisupwardscompATIblewiththePIC16C5X,PIC12CXXXandPIC16C7Xdevices.ThePIC16F877Afeatures256bytesofEEPROMdatamemory,selfprogramming,anICD,2Comparators,8channelsof10-bitAnalog-to-Digital(A/D)converter,2capture/compare/PWMfunctions,thesynchronousserialportcanbeconfiguredaseither3-wIReSerialPeripheralInterface(SPI?)orthe2-wireInter-IntegratedCircuit(I?C?)busandaUniversalAsynchronousReceiverTransmitter(USART)。AllofthesefeaturesmakeitidealformoreadvancedlevelA/Dapplicationsinautomotive,industrial,appliancesandconsumerapplications.
//本程序利用CCP1模塊實(shí)現(xiàn)一個(gè)"簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)"的功能
#Include
#Include
#Include
constchartable[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
constchartable0[11]={0X40,0X79,0X24,0X30,0X19,0X12,0X02,0X78,0X00,0X10,0xFF};
//帶小數(shù)點(diǎn)的顯示段碼表
bank3intcp1z[11];//定義一個(gè)數(shù)組,用于存放各次的捕捉值
unioncp1
{inty1;
unsignedcharcp1e[2];
}cp1u;//定義一個(gè)共用體
unsignedcharCOUNTW,COUNT;//測(cè)量脈沖個(gè)數(shù)寄存器
unsignedcharCOUNTER,data,k;
unsignedcharFLAG@0XEF;
#defineFLAGIT(adr,bit)((unsigned)(&adr)*8+(bit))//尋址位操作指令
staticbitFLAG1@FLAGIT(FLAG,0);
staticbitFLAG2@FLAGIT(FLAG,1);
staticbitFLAG3@FLAGIT(FLAG,2);
unsignedchars[4];//定義一個(gè)顯示緩沖數(shù)組
intT5,uo;
doubleRE5;
doublepuad5;
//spi方式顯示初始化子程序
voidSPIINIT()
{
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
voidccpint()
{
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
voidinitial()
{
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
voidSPILED(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)
voiddisplay()
{
RA5=0;//準(zhǔn)備鎖存
for(COUNTW=0;COUNTW<4;COUNTW++){
data=s[COUNTW];
data=data&0x0F;
if(COUNTW==k)data=table0[data];//第二位需要顯示小數(shù)點(diǎn)
elsedata=table[data];
SPILED(data);//發(fā)送顯示段碼
}
for(COUNTW=0;COUNTW<4;COUNTW++){
data=0xFF;
SPILED(data);//連續(xù)發(fā)送4個(gè)DARK,使顯示好看一些
}
RA5=1;//zui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
voidkeyscan()
{
if((RB4==0)||(RB5==0))FLAG1=1;//若有鍵按下,則建立標(biāo)志FLAG1
elseFLAG1=0;//若無(wú)鍵按下,則清除標(biāo)志FLAG1
}
//鍵服務(wù)子程序
voidkeyserve()
{
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(COUNTER<1)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
voidinterruptcp1int(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
voidPERIOD()
{
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
voidFREQUENCY()
{
PERIOD();//先求周期
RE5=1000000/RE5;//周期值求倒數(shù),再乘以1000000,得頻率,
//單位為HZ
}
//脈寬處理子程序
voidPULSE()
{
intpu;
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
voidOCCUPATIONAL()
{
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;//*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(kāi)就進(jìn)入
//中斷
ei();//中斷允許
TMR1ON=1;//定時(shí)器1開(kāi)
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(RE5<1){
RE5=RE5*1000;//若RE5<1,則乘以1000,保證小數(shù)點(diǎn)的精度
k=0x00;
}
elseif(RE5<10){
RE5=RE5*1000;//若RE5<10,則乘以1000,保證小數(shù)點(diǎn)的精度
k=0x00;
}
elseif(RE5<100){
RE5=RE5*100;//若RE5<100,則乘以100,保證小數(shù)點(diǎn)的精度
k=0x01;
}
elseif(RE5<1000){
RE5=RE5*10;//若RE5<1000,則乘以10,保證小數(shù)點(diǎn)的精度
k=0x02;
}
elseRE5=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();
}
}