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使用mcu對脈沖頻率進行測量有多種方法，最基本的是定時長脈沖計數法和周期測量法。其中定時長計數法適合高頻脈沖測量，其測量能力和精度由Mcu的端口速度和系統時鐘限定。周期測量法適合低頻端脈沖測量。這兩種方式在中間頻率上都存在明顯的誤差。
本例程給出了一種基于stc32g12k128的頻率測量方法。采用系統時鐘11059200HZ時適合頻率是200HZ——900KHZ。根據需要可以向高端或低端擴展，是一種簡單的寬頻率范圍的測量程序。
本例程在提高測量精度方面是從三個角度著手。一是兩端對齊，就像用尺子測量棍子時所做的，把棍子兩端與尺子的刻度對齊，方能測量準確。在測量時把脈沖信號與時鐘信號正確對齊，來提高測量精度。二是采用雙精度時鐘，這與游標卡尺的原理相似，一個大刻度尺子粗測，一個小刻度尺子用來精測。三是增加測量時間長度。取較長的時間測量，可以使誤差相對去減小。
例程中使用PWMA的ccp1通道的外時鐘模式一對脈沖信號進行計數，信號輸入在P1.0口，定時器T0做主時間定時，使用12T模式，初值為0，以獲得更多測量時長。定時器T1進行精測計時，采用1T模式，以提高測量精度。利用PWMA的上升沿中斷來啟動和結束計數和計時，獲得好的對齊效果。
在需要向高頻端擴展時，可以提高系統時鐘頻率（如改為33177600）和對被測信號進行分頻（當前未開分頻，可以分頻值為2—8分頻），把測量頻率的上限擴展到20M以上，這時的限制在于mcu端口本身的速度。需要向低頻端擴展時，可以把T1定時器改為12T模式，測量頻率下限則為15HZ。
擴展時還需要修改程序內的兩個計算常數。如果想同時向兩個方向擴展，則需要修改程序流程，增加頻段選擇的相關操作。
如果想進一步提高測量精度，則需要采用外置高精度高穩定度晶振。并對程序中影響測量精度的語句進行補償（給T1定時器設一個初值）。相信該例程本身能夠滿足專業測量頻率的需要。
下面給出例程主體，包括主程序和配置程序。未列出的程序包括顯示屏的驅動程序和各種頭文件。在附件中有完整程序供初學者參考和使用。
附圖中顯示屏上的第二行為被測頻率的計數值，第三行為兩個定時器的計數值之和。被測頻率的計數值會出現正負一個數的變動，定時器測量值也會隨之變動，但測結果不受影響。
單片機源程序如下:
#include "STC32G.H"
#include "stc32_12864driver.h"
#include "mcu_initial.h"
#include "initial_lcd.h"
#include "chinese_zhouqi.h"
unsigned long int cnt1=10,cnt2,cnt3;//cnt1的初值是為指示程序是否進入測量狀態。cnt2，cnt3是調試時用到的參數
bit first=0;//程序走向控制參數，初值不影響測量結果
void main(void)
{
mcu_initial();
initial_lcd();
clear_screen();
transfer_chine_word(1,0,pin);
transfer_chine_word(1,16,lu);
PWMA_SR1=0;//中斷標志位清零
PWMA_CR1|=0x01; //使能計數器
PWMA_IER=0x02;//開捕獲中斷,用于捕獲第一次中斷
while (1)
{
digit6_display(1,32,(cnt1*(1105920000/(cnt3+1)))/100);//輸出頻率
digit6_display(3,32,cnt1);//顯示精確捕獲計數
digit6_display(5,32,cnt3);//顯示總計時器值，該值以1T的精度顯示超過12T的定時計數值
}
}
void t0_isr() interrupt 1 //定時
{
TR1=1;
TR0=0;
PWMA_SR1=0;//中斷標志位清零
PWMA_IER=0x02;//開捕獲中斷，用于捕獲第二次中斷
}
void PWMA_isr() interrupt 26//用來啟動和停止計數器，輸出測量數值
{
first=!first;
if(first)
{
TR1=0;//停定時器
cnt1=(PWMA_CCR1H<<8)+PWMA_CCR1L; //CCp1 捕獲值輸出
cnt2=(TH1<<8)+TL1;//讀計時器
/*
cnt2=TH1;
cnt2=(cnt2<<8);
cnt2=cnt2+TL1;
*/
cnt3=cnt2+(65535*12); //兩個定時器的計時值之和
//下一次測量的初始化
TL1 = 0x00; //設置定時初始值
TH1 = 0x00; //設置定時初始值
TL0 = 0x00; //設置定時初始值
TH0 = 0x00; //設置定時初始值
PWMA_EGR|=0x01;//產生一次更新事件，可用來使計數器初始化，硬件自動清零
PWMA_SR1=0;//中斷標志位清零
PWMA_IER=0x02;//開捕獲中斷，用于捕獲第一次中斷
PWMA_CR1|=0x01; //使能計數器
}
else
{
TR0=1;//開T0定時器
PWMA_SR1=0;//中斷標志位清零
PWMA_IER=0;//關捕獲中斷
}
}
#include "mcu_initial.h"
#include "STC32G.H"
void mcu_initial(void)
{
P_SW1=0x04;//選擇P2.2，2.4，2.4.2.5輸出SPI
EAXFR = 1; //使能訪問 XFR
CKCON = 0x00; //設置外部數據總線速度為最快
WTST = 0x00; //設置程序代碼等待參數，
P1M0=0x00; //P1配置為高阻,其中的P1.6為雙向。P1.0輸入被檢測脈沖
P1M1=0xbf;
P2M0=0xFF;//P2為推挽，其實雙向模式也可
P2M1=0x00;
P3M1|=0x04;
P3M0&=0xfb;//把P3.2設置為高阻端，用于外部模式二輸入被測信號，本程序中沒用到
AUXR &= 0x7F; //定時器0時鐘12T模式
TMOD &= 0xF0; //設置定時器模式
TL0 = 0; //設置定時初始值
TH0 = 0; //設置定時初始值4ms,11M
TF0 = 0; //清除TF0標志
AUXR |= 0x40; //定時器1時鐘1T模式
TMOD &= 0x0F; //設置定時器T1模式
TL1 = 0x00; //設置定時初始值
TH1 = 0x00; //設置定時初始值
TF1 = 0; //清除TF1標志
HSSPI_CFG2=0X20;//開高速SPI模式，方便使用33M時鐘
SPSTAT=0x00;
SPCTL=0xd3;
MCLKOCR=0x82;//P1.6輸出2分頻系統時鐘，提供一個方便的測試信號源
//外部模式一
PWMA_PS=0x00;//選擇P1.0輸入外部信號
PWMA_CCER1=0x00;//關cc1通道，準備寫CCMR1
PWMA_CCMR1=0x01;//PWMA_CCMR1.CC1S=01//IC1映射在TI1FP1上。設置為輸入模式，關濾波，關預分頻器
PWMA_CCER1=0X01;//選擇cc1p上升沿極性.使能cc1p
PWMA_SMCR=0x57;//選中外部觸發輸入。上升沿觸發,復位模式，輸入通道在TI1FP1，資料參考值為0x57
PWMA_SR1=0;//中斷標志位清零
PWMA_SR2=0;//重復捕獲中斷標志位清零
EA=1;
ET0=1;
}
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信號源設置8400HZ顯示
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信號源設置8400HZ示波器顯示
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信號源設置3萬HZ顯示
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信號源設置3萬HZ示波器顯示
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30萬測量顯示
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240HZ測量顯示
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Keil代碼.7z
2022-10-9 19:30 上傳
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