單片機(jī)設(shè)計(jì)中頻率測(cè)量的應(yīng)用

摘要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用范圍愈加廣泛，為了能夠提高單片機(jī)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，通過(guò)采用頻率測(cè)量法，能夠有效提高單片機(jī)設(shè)計(jì)精度。本文重點(diǎn)探究頻率測(cè)量在單片機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，旨在提高單片機(jī)設(shè)計(jì)的精度。

關(guān)鍵詞：頻率；測(cè)量；單片機(jī)；設(shè)計(jì)

在進(jìn)行單片機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以采用計(jì)數(shù)法開展初次頻率測(cè)試工作，之后根據(jù)測(cè)試結(jié)果選擇更加準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，從而測(cè)試方法上分析，計(jì)數(shù)法與周期法夠能夠測(cè)量出單片機(jī)的頻率，但由于單片機(jī)在執(zhí)行指令時(shí)需要耗費(fèi)一定的時(shí)間，因此，無(wú)論是采用計(jì)數(shù)法還是周期法，都會(huì)存在一定的誤差，想要保障單片機(jī)頻率測(cè)量的精度，就必須要能夠融入單片機(jī)性能參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)補(bǔ)償。頻率計(jì)主要通過(guò)信號(hào)處理電路、串行通信電路、測(cè)量數(shù)據(jù)顯示電路、系統(tǒng)軟件所構(gòu)成，其中信號(hào)處理主要包含了波形整形、波形變換，能過(guò)實(shí)現(xiàn)被測(cè)信號(hào)放大功能，并通過(guò)波形變換和波形整形來(lái)實(shí)現(xiàn)正負(fù)交替的信號(hào)，從而測(cè)量出單片機(jī)的頻率范圍，并根據(jù)單片機(jī)的頻率測(cè)量與周期測(cè)量采用統(tǒng)一輸入信號(hào)，再通過(guò)系統(tǒng)軟件的功能來(lái)初始模塊、顯示模塊。

1 頻率的測(cè)量在單片機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)中的應(yīng)用

通常情況下，單片機(jī)中都會(huì)存在2個(gè)16位定時(shí)器，通過(guò)編碼能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能、技術(shù)功能、產(chǎn)生技術(shù)溢中斷功能。在定時(shí)器構(gòu)成過(guò)程中，需要在每個(gè)單片機(jī)的周期上加上“1”，這樣才能夠讓單片機(jī)頻率周期作為一個(gè)基準(zhǔn)來(lái)測(cè)量時(shí)間的間隔。在計(jì)數(shù)器構(gòu)成過(guò)程中，應(yīng)該在外部引腳發(fā)生一個(gè)從1～0的跳變時(shí)計(jì)數(shù)器加“1”，保障技術(shù)閘門能夠在控制下測(cè)量待測(cè)信號(hào)頻率。外部多輸入每個(gè)周期進(jìn)行采樣一次，從而檢測(cè)出1～0的跳變至少需要兩個(gè)周期，可見(jiàn)，最大計(jì)數(shù)速率主要是始終的1/24.

定時(shí)器工作通常通過(guò)一個(gè)運(yùn)行可控制開展頻率監(jiān)控，當(dāng)控制數(shù)值為“1”時(shí)，則代表計(jì)時(shí)器即要開展計(jì)時(shí)工作，當(dāng)控制位數(shù)為“0”時(shí)，則代表計(jì)時(shí)器停止計(jì)數(shù)。是當(dāng)機(jī)器周期為基準(zhǔn)的時(shí)候，通過(guò)軟件生產(chǎn)一個(gè)技術(shù)閘門，這就要求頻率兩層結(jié)果為3位數(shù)，如果技術(shù)閘門大于1s，即代表頻率測(cè)量工作沒(méi)有問(wèn)題。

2 頻率的測(cè)量在單片機(jī)設(shè)計(jì)中系統(tǒng)硬件的應(yīng)用

為了能夠保障單片機(jī)設(shè)計(jì)的精度，必須要提供相應(yīng)的硬件支持，硬件設(shè)備也是軟件設(shè)備的基礎(chǔ)。在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)層面上，必須要進(jìn)而信號(hào)的處理電路，該電路主要是由于四級(jí)電路構(gòu)成，一級(jí)電路是為0偏置的放大器，在輸入信號(hào)時(shí)為0或負(fù)電壓的時(shí)候，三級(jí)管會(huì)呈現(xiàn)出一種阻攔的狀態(tài)，所輸出的信號(hào)也為高電平，在輸入信號(hào)為正電壓的時(shí)候，三極管會(huì)消除阻攔狀態(tài)，這樣三級(jí)管才能夠?qū)ǎ斎氲碾妷阂矔?huì)電壓呈現(xiàn)出反比例。系統(tǒng)總框圖如下：

0偏置放大器主要根據(jù)正弦波的形式實(shí)現(xiàn)交替波，從而形成一個(gè)單向的脈沖，這樣能夠保障頻率計(jì)不僅能夠測(cè)量出方波信號(hào)，同時(shí)也能夠兩側(cè)處正弦波信號(hào)。開關(guān)三極管能夠保障放大器有著良好的高頻響應(yīng)。二級(jí)主要采用一個(gè)帶施密特出發(fā)的相反器，能夠?qū)⒎糯笃魃a(chǎn)單相脈沖轉(zhuǎn)變成一個(gè)兼容性良好的方波。串行口工作于模式0，并采用同步移位的存器模式。這時(shí)由單片機(jī)的RXD輸出數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)揭莆患拇嫫鞯臄?shù)據(jù)輸入口中，從TXD輸入時(shí)鐘，并送至的時(shí)鐘輸入口，實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成并行數(shù)據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)傳輸效率與精準(zhǔn)度。在實(shí)踐測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)該種方法不需要采用掃描顯示器，僅通過(guò)單片機(jī)即可開展下一次測(cè)量工作。

3 頻率的測(cè)定在單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件中的應(yīng)用

在頻率計(jì)中開展工作進(jìn)行頻率測(cè)量，需要對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量初始化，也就是將初始化模塊設(shè)置成堆棧指針、中斷控制、工作寄存器、計(jì)數(shù)器的工作方式。計(jì)數(shù)閘門主要采用軟件延時(shí)程序得意實(shí)現(xiàn)人，通過(guò)最小值計(jì)數(shù)閘門，從而開展大范圍啟動(dòng)頻率測(cè)量。清除0技術(shù)閘門，停止計(jì)數(shù)。16米寄存器值通常都是以10進(jìn)制進(jìn)行轉(zhuǎn)換器進(jìn)行10進(jìn)轉(zhuǎn)換。在保障10進(jìn)位的情況下，如果所顯示的數(shù)字不是0有效位元，需要進(jìn)一步滿足測(cè)量數(shù)據(jù)要求，距離信息顯示模塊與測(cè)量會(huì)更加精準(zhǔn)；如果是0有效位元，則計(jì)數(shù)閘門的寬度需要擴(kuò)大10倍，從而開展計(jì)數(shù)信號(hào)，直到測(cè)量數(shù)據(jù)滿足有效位數(shù)為止。在完成周期信號(hào)測(cè)量之后，需要進(jìn)行一個(gè)交互獲取信號(hào)的頻率，并進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算，接受信號(hào)頻率與浮點(diǎn)形態(tài)表示數(shù)值。再將浮點(diǎn)數(shù)值轉(zhuǎn)移到BCD碼轉(zhuǎn)換模塊中，通過(guò)浮點(diǎn)的格式表達(dá)值來(lái)顯示格式轉(zhuǎn)換成頻率技計(jì)算的頻率信號(hào)，并將其發(fā)送到顯示模塊中。在周期轉(zhuǎn)換過(guò)程中，其頻率轉(zhuǎn)換主要有3字節(jié)固定浮點(diǎn)運(yùn)算與浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)移BCD碼中。經(jīng)過(guò)一系列的精度轉(zhuǎn)換，從而得出最佳精準(zhǔn)的測(cè)量依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文重點(diǎn)探究了頻率的測(cè)量在單片機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，通過(guò)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、精度運(yùn)算設(shè)計(jì)等三個(gè)層面進(jìn)行闡述。綜上所述，頻率作為電子技術(shù)中作為基本的參數(shù)之一，其與單片機(jī)參數(shù)測(cè)量方案有著十分密切的關(guān)聯(lián)，可見(jiàn)頻率測(cè)量的重要性。為了能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化計(jì)數(shù)測(cè)量，必須要實(shí)現(xiàn)一個(gè)高精度、寬領(lǐng)域的頻率計(jì)。在單片機(jī)測(cè)量中，必須要保障測(cè)量的脈沖個(gè)數(shù)、脈沖周期、脈沖寬度、脈沖頻率等，從而方面測(cè)量信號(hào)頻率與周期，最終實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器與頻率計(jì)功能。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：徐艷霞（1980），女，漢族，山東日照人，本科，講師，山東水利職業(yè)學(xué)院信息工程系，研究方向：應(yīng)用電子。