簡易數(shù)字頻率計設(shè)計與應(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量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此，頻率的測量就顯得更為重要。測量頻率的方法有多種，其中電子計數(shù)器測量頻率具有精度高、使用方便、測量迅速，以及便于實現(xiàn)測量過程自動化等優(yōu)點，是頻率測量的重要手段之一。電子計數(shù)器測頻有兩種方式：一是直接測頻法，即在一定閘門時間內(nèi)測量被測信號的脈沖個數(shù)；二是間接測頻法，如周期測頻法。直接測頻法適用于高頻信號的頻率測量，間接測頻法適用于低頻信號的頻率測量。本次設(shè)計的數(shù)字頻率計以AT89C52為核心，在軟件編程中采用的是C51語言，測量采用了多周期同步測量法，它避免了直接測量法對精度的不足，同時消除了直接與間接相結(jié)合方法，需對被測信號的頻率與中介頻率的關(guān)系進行判斷帶來的不便，能實現(xiàn)較高的等精度頻率和周期的測量。
數(shù)字頻率計是計算機、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器。它是一種用十進制數(shù)字，顯示被測信號頻率的數(shù)字測量儀器。它的基本功能是測量正弦信號，方波信號以及其他各種單位時間內(nèi)變化的物理量。在進行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進制數(shù)顯示，測量迅速，精度高，顯示直觀，所以經(jīng)常要用到數(shù)字頻率計。
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模塊實現(xiàn)一個"簡易數(shù)字頻率計"的功能
#include
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const char table[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0XD8,0x80,0x90,0xFF};
//不帶小數(shù)點的顯示段碼表
const char table0[11]={0X40,0X79,0X24,0X30,0X19,0X12,0X02,0X78,0X00,0X10,0xFF};
//帶小數(shù)點的顯示段碼表
bank3 int cp1z[11]; //定義一個數(shù)組，用于存放各次的捕捉值
union cp1
{int y1;
unsigned char cp1e[2];
}cp1u; //定義一個共用體
unsigned char COUNTW,COUNT; //測量脈沖個數(shù)寄存器
unsigned char COUNTER,data,k;
unsigned char FLAG @ 0XEF;
#define FLAGIT（adr,bit） （（unsigned）（&adr）*8+（bit）） //絕對尋址位操作指令
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，并且時鐘下降沿發(fā)送，與"74HC595,當(dāng)其
//SCLk從低到高跳變時，串行輸入寄存器"的特點相對應(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
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; //為保證測試精度，測試5個脈沖的參數(shù)后
//求平均值，每個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
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DARK,使顯示好看一些
}
RA5=1; //最后給一個鎖存信號，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4,則又從1計起
}
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個周期的值
RE5=（double）T5; //強制轉(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; //第一個存儲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; //存儲數(shù)組指針賦初值
TMR1H=0;
TMR1L=0; //定時器1清0
CCP1IF=0; //清除CCP1的中斷標(biāo)志，以免中斷一打開就進入
//中斷
ei（ ）； //中斷允許
TMR1ON=1; //定時器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)閉定時器
keyscan（）； //鍵盤掃描
if（FLAG1==1） keyserve（） ; //若確實有鍵按下，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)進行測量
//如果按下了確定鍵，則進行下面的數(shù)值轉(zhuǎn)換和顯示工作
if（COUNTER==0x01） FREQUENCY（）； //COUNTER=1,則需要進行頻率處理
if（COUNTER==0x02） PERIOD（）； //COUNTER=2,則需要進行周期處理
if（COUNTER==0x03） OCCUPATIONAL（）；//COUNTER=3,則需要進行占空比處理
if（COUNTER==0x04） PULSE（）； //COUNTER=4,則需要進行脈寬處理
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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