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

在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(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，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)域不可缺少的測(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)。

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)"簡(jiǎn)易數(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;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)

　　else data=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;      //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（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

　　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1 000,保證小數(shù)點(diǎn)的精度

　　k=0x00;

　　}

　　else if（RE5<10）{

　　RE5=RE5*1000;   //若RE5<10,則乘以1 000,保證小數(shù)點(diǎn)的精度

　　k=0x00;

　　}

　　else if（RE5<100）{

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

　　k=0x01;

　　}

　　else if（RE5<1000）{

　　RE5=RE5*10;   //若RE5<1000,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（）；

　　}

　　}