单片机频率测量原理.docVIP

单片机频率测量原理 AVR单片机 ??2008-10-09 19:29 ??阅读721???评论0 ? 字号： 大大? 中中? 小小 ? 单片机应用系统中，经常要对一个连续的脉冲波频率进行测量。在实际应用中，对于转速，位移、速度、流量等物理量的测量，一般也是由传感器转换成脉冲电信号，采用测量频率的手段实现。 使用单片机测量频率或周期，通常是利用单片机的定时计数器来完成的，测量的基本方法和原理有两种： 测频法：在限定的时间内（如1秒钟）检测脉冲的个数。 测周法：测试限定的脉冲个数之间的时间。 这两种方法尽管原理是相同的，但在实际使用时，需要根据待测频率的范围、系统的时钟周期、计数器的长度、以及所要求的测量精度等因素进行全面和具体的考虑，寻找和设计出适合具体要求的测量方法。 在具体频率的测量中，需要考虑和注意的因素有以下几点。 ü???????? 系统的时钟。首先测量频率的系统时钟本身精度要高，因为不管是限定测量时间还是测量限定脉冲个数的周期，其基本的时间基准是系统本身时钟产生的。其次是系统时钟的频率值，因为系统时钟频率越高，能够实现频率测量的精度也越高。因此使用AVR测量频率时，建议使用由外部晶体组成的系统的振荡电路，不使用其内部的RC振荡源，同时尽量使用频率比较高的系统时钟。 ü???????? 所使用定时计数器的位数。测量频率要使用定时计数器，定时计数器的位数越长，可以产生的限定时间越长，或在限定时间里记录的脉冲个数越多，因此也提高了频率测量的精度。所以对频率测量精度有一定要求时，尽量采用16位的定时计数器。 ü???????? 被测频率的范围。频率测量需要根据被测频率的范围选择测量的方式。当被测频率的范围比较低时，最好采用测周期的方法测量频率。而被测频率比较高时，使用测频法比较合适。需要注意的是，被测频率的最高值一般不能超过测频MCU系统时钟频率的1/2，因为当被测频率高于MCU时钟1/2后，MCU往往不能正确检测被测脉冲的电平变化了。 除了以上三个因素外，还要考虑频率测量的频度（每秒内测量的次数），如何与系统中其它任务处理之间的协调工作等。频率测量精度要求高时，还应该考虑其它中断以及中断响应时间的影响，甚至需要在软件中考虑采用多次测量取平均的算法等。 ? ? 采用测频法的频率计设计与实现 1）??? 硬件电路 ? 硬件电路的显示部分，PA口为8个LED数码管的段输出，PC口控制8个LED数码管的位扫描。使用T/C0对被测信号输入的脉冲个数进行计数，被测频率信号由PB0（T0）输入。 2）??? 软件设计 我们首先给出系统程序，然后做必要的说明。 /********************************************* File name?????????? : demo_11_1.c Chip type?????????? : ATmega16 Program type??????? : Application Clock frequency???? : 4.000000 MHz Memory model??????? : Small External SRAM size? : 0 Data Stack size???? : 256 *********************************************/ ? #include mega16.h flash char led_7[10]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F}; flash char position[8]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe}; ? char??? dis_buff[8];??????????????????? // 显示缓冲区，存放要显示的8个字符的段码值 char??? posit; bit time_1ms_ok,display_ok=0; char??? time0_old,time0_new,freq_time; unsigned int ?? freq; ? void display(void)????????????????? // 8位LED数码管动态扫描函数 { ??? ??? PORTC = 0xff; ??? ??? PORTA = led_7[dis_buff[posit]]; ??? ??? if (posit==5) PORTA = PORTA | 0x80; ??? ??? PORTC = position[posit]; ??? ??? if (++posit =8 ) posit = 0; } ? // Timer 2 output compare