简易数字频率计设计与应用

在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，频率的测量就显得更为重要。测量频率的方法有多种，其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。直接测频法适用于高频信号的频率测量，间接测频法适用于低频信号的频率测量。本次设计的数字频率计以AT89C52为核心，在软件编程中采用的是C51语言，测量采用了多周期同步测量法，它避免了直接测量法对精度的不足，同时消除了直接与间接相结合方法，需对被测信号的频率与中介频率的关系进行判断带来的不便，能实现较高的等精度频率和周期的测量。

数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字，显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号，方波信号以及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精度高，显示直观，所以经常要用到数字频率计。

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模块实现一个简易数字频率计的功能

　　#include

　　#include

　　#include

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

　　//不带小数点的显示段码表

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

　　//带小数点的显示段码表

　　bank3 int cp1z[11]; //定义一个数组，用于存放各次的捕捉值

　　union cp1

　　{int y1;

　　unsigned char cp1e[2];

　　}cp1u; //定义一个共用体

　　unsigned char COUNTW,COUNT; //测量脉冲个数寄存器

　　unsigned char COUNTER,data,k;

　　unsigned char FLAG @ 0XEF;

　　#define FLAGIT（adr,bit） （（unsigned）（adr）*8+（bit）） //绝对寻址位操作指令

　　static bit FLAG1 @ FLAGIT（FLAG,0）；

　　static bit FLAG2 @ FLAGIT（FLAG,1）；

　　static bit FLAG3 @ FLAGIT（FLAG,2）；

　　unsigned char s[4]; //定义一个显示缓冲数组

　　int T5 ,uo;

　　double RE5;

　　double puad5;

　　//spi方式显示初始化子程序

　　void SPIINIT（）

　　{

　　PIR1=0;

　　SSPCON=0x30;

　　SSPSTAT=0xC0;

　　//设置SPI的控制方式，允许SSP方式，并且时钟下降沿发送，与74HC595,当其

　　//SCLk从低到高跳变时，串行输入寄存器的特点相对应

　　TRISC=0xD7; //SDO引脚为输出，SCK引脚为输出

　　TRISA5=0; //RA5引脚设置为输出，以输出显示锁存信号

　　FLAG1=0 ;

　　FLAG2=0 ;

　　FLAG3=0 ;

　　COUNTER=0X01;

　　}

　　//CCP模块工作于捕捉方式初始化子程序

　　void ccpint（ ）

　　{

　　CCP1CON=0X05; //首先设置CCP1捕捉每个脉冲的上升沿

　　T1CON=0X00; //关闭TMR1震荡器

　　PEIE=1; //外围中断允许（此时总中断关闭）

　　CCP1IE=1; //允许CCP1中断

　　TRISC2=1; //设置RC2为输入

　　}

　　//系统其它部分初始化子程序

　　void initial（ ）

　　{

　　COUNT=0X0B; //为保证测试精度，测试5个脉冲的参数后

　　//求平均值，每个脉冲都要捕捉其上升、下降沿，

　　//故需要有11次中断

　　TRISB1=0;

　　TRISB2=0;

　　TRISB4=1;

　　TRISB5=1; //设置与键盘有关的各口的输入、输出方式

　　RB1=0;

　　RB2=0; //建立键盘扫描的初始条件

　　}

　　//SPI传送数据子程序

　　void SPILED（data）

　　{

　　SSPBUF=data; //启动发送

　　do {

　　;

　　}while（SSPIF==0）；

　　SSPIF=0;

　　}

　　//显示子程序，显示4位数

　　void display（ ）

　　{

　　RA5=0; //准备锁存

　　for（COUNTW=0;COUNTW4;COUNTW++）{

　　data=s[COUNTW];

　　data=data0x0F;

　　if（COUNTW==k） data=table0[data];//第二位需要显示小数点

　　else data=table[data];

　　SPILED（data）； //发送显示段码

　　}

　　for（COUNTW=0;COUNTW4;COUNTW++）{

　　data=0xFF;

　　SPILED（data）； //连续发送4个DARK,使显示好看一些

　　}

　　RA5=1; //最后给一个锁存信号，代表显示任务完成

　　}

　　//键盘扫描子程序

　　void keyscan（ ）

　　{

　　if（（RB4==0）||（RB5==0）） FLAG1=1 ;//若有键按下，则建立标志FLAG1

　　else FLAG1=0 ; //若无键按下，则清除标志FLAG1

　　}

　　//键服务子程序

　　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; //以上确定是哪个键按下

　　PORTB=0X00; //恢复PORTB的值

　　if（data==0x01） {

　　COUNTER=COUNTER+1; //若按下S9键，则COUNTER加1

　　if（COUNTER>4） COUNTER=0x01;//若COUNTER超过4,则又从1计起

　　}

　　if（data==0x02） {

　　COUNTER=COUNTER-1; //若按下S11键，则COUNTER减1

　　if（COUNTER1） COUNTER=0x04;//若COUNTER小于1,则又循环从4计起

　　}

　　if（data==0x03） FLAG2=1 ; //若按下S10键，则建立标志FLAG2

　　if（data==0x04） FLAG2=0 ; //若按下S12键，则清除标志FLAG2

　　}

　　//中断服务程序

　　void interrupt cp1int（void）

　　{

　　CCP1IF=0; //清除中断标志

　　cp1u.cp1e[0]=CCPR1L;

　　cp1u.cp1e[1]=CCPR1H;

　　cp1z[data]=cp1u.y1; //存储1次捕捉值

　　CCP1CON=CCP1CON^0X01; //把CCP1模块改变成捕捉相反的脉冲沿

　　data++;

　　COUNT--;

　　}

　　//周期处理子程序

　　void PERIOD（ ）

　　{

　　T5=cp1z[10]-cp1z[0]; //求得5个周期的值

　　RE5=（double）T5; //强制转换成双精度数

　　RE5=RE5/5; //求得平均周期，单位为μs

　　}

　　//频率处理子程序

　　void FREQUENCY（ ）

　　{

　　PERIOD（ ）； //先求周期

　　RE5=1000000/RE5; //周期值求倒数，再乘以1 000 000,得频率，

　　//单位为HZ

　　}

　　//脉宽处理子程序

　　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个脉宽的和值

　　RE5=puad5/5; //求得平均脉宽

　　}

　　//占空比处理子程序

　　void OCCUPATIONAL（ ）

　　{

　　PULSE（ ）； //先求脉宽

　　puad5=RE5; //暂存脉宽值

　　PERIOD（）； //再求周期

　　RE5=puad5/RE5; //求得占空比

　　}

　　//主程序

　　main（ ）

　　{

　　SPIINIT（ ）； //SPI方式显示初始化

　　while（1） {

　　ccpint（）； //CCP模块工作于捕捉方式初始化

　　initial（）； //系统其它部分初始化

　　if（FLAG2==0） {

　　s[0]=COUNTER; //第一个存储COUNTER的值

　　s[1]=0X0A;

　　s[2]=0X0A;

　　s[3]=0X0A; //后面的LED将显示DARK

　　}

　　display（ ）； //调用显示子程序

　　keyscan（）； //键盘扫描

　　data=0x00; //存储数组指针赋初值

　　TMR1H=0;

　　TMR1L=0; //定时器1清0

　　CCP1IF=0; //清除CCP1的中断标志，以免中断一打开就进入

　　//中断

　　ei（ ）； //中断允许

　　TMR1ON=1; //定时器1开

　　while（1）{

　　if（COUNT==0）break;

　　} //等待中断次数结束

　　di（）； //禁止中断

　　TMR1ON=0; //关闭定时器

　　keyscan（）； //键盘扫描

　　if（FLAG1==1） keyserve（） ; //若确实有键按下，则调用键服务程序

　　if（FLAG2==0） continue; //如果没有按下确定键，则终止此次循环，

　　//继续进行测量

　　//如果按下了确定键，则进行下面的数值转换和显示工作

　　if（COUNTER==0x01） FREQUENCY（）； //COUNTER=1,则需要进行频率处理

　　if（COUNTER==0x02） PERIOD（）； //COUNTER=2,则需要进行周期处理

　　if（COUNTER==0x03） OCCUPATIONAL（）；//COUNTER=3,则需要进行占空比处理

　　if（COUNTER==0x04） PULSE（）； //COUNTER=4,则需要进行脉宽处理

　　k=5;

　　if（RE51）{

　　RE5=RE5*1000; //若RE51,则乘以1 000,保证小数点的精度

　　k=0x00;

　　}

　　else if（RE510）{

　　RE5=RE5*1000; //若RE510,则乘以1 000,保证小数点的精度

　　k=0x00;

　　}

　　else if（RE5100）{

　　RE5=RE5*100; //若RE5100,则乘以100,保证小数点的精度

　　k=0x01;

　　}

　　else if（RE51000）{

　　RE5=RE5*10; //若RE51000,则乘以10,保证小数点的精度

　　k=0x02;

　　}

　　else RE5=RE5 ;

　　uo=（int）RE5;

　　sprintf（s,%4d,uo）； //把需要显示的数据转换成4位ASII码，且放入数

　　//组S中

　　display（）；

　　}

　　}