使用stc32g12k128单片机的高精度脉冲频率测量例程 -

标题: 使用stc32g12k128单片机的高精度脉冲频率测量例程 [打印本页]

作者: 丽江春水 时间: 2022-10-9 16:38
标题: 使用stc32g12k128单片机的高精度脉冲频率测量例程
使用mcu对脉冲频率进行测量有多种方法，最基本的是定时长脉冲计数法和周期测量法。其中定时长计数法适合高频脉冲测量，其测量能力和精度由Mcu的端口速度和系统时钟限定。周期测量法适合低频端脉冲测量。这两种方式在中间频率上都存在明显的误差。
本例程给出了一种基于stc32g12k128的频率测量方法。采用系统时钟11059200HZ时适合频率是200HZ——900KHZ。根据需要可以向高端或低端扩展，是一种简单的宽频率范围的测量程序。
本例程在提高测量精度方面是从三个角度着手。一是两端对齐，就像用尺子测量棍子时所做的，把棍子两端与尺子的刻度对齐，方能测量准确。在测量时把脉冲信号与时钟信号正确对齐，来提高测量精度。二是采用双精度时钟，这与游标卡尺的原理相似，一个大刻度尺子粗测，一个小刻度尺子用来精测。三是增加测量时间长度。取较长的时间测量，可以使误差相对去减小。
例程中使用PWMA的ccp1通道的外时钟模式一对脉冲信号进行计数，信号输入在P1.0口，定时器T0做主时间定时，使用12T模式，初值为0，以获得更多测量时长。定时器T1进行精测计时，采用1T模式，以提高测量精度。利用PWMA的上升沿中断来启动和结束计数和计时，获得好的对齐效果。
在需要向高频端扩展时，可以提高系统时钟频率（如改为33177600）和对被测信号进行分频（当前未开分频，可以分频值为2—8分频），把测量频率的上限扩展到20M以上，这时的限制在于mcu端口本身的速度。需要向低频端扩展时，可以把T1定时器改为12T模式，测量频率下限则为15HZ。
扩展时还需要修改程序内的两个计算常数。如果想同时向两个方向扩展，则需要修改程序流程，增加频段选择的相关操作。
如果想进一步提高测量精度，则需要采用外置高精度高稳定度晶振。并对程序中影响测量精度的语句进行补偿（给T1定时器设一个初值）。相信该例程本身能够满足专业测量频率的需要。
下面给出例程主体，包括主程序和配置程序。未列出的程序包括显示屏的驱动程序和各种头文件。在附件中有完整程序供初学者参考和使用。
附图中显示屏上的第二行为被测频率的计数值，第三行为两个定时器的计数值之和。被测频率的计数值会出现正负一个数的变动，定时器测量值也会随之变动，但测结果不受影响。

单片机源程序如下:
#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的初值是为指示程序是否进入测量状态。cnt2，cnt3是调试时用到的参数
bit first=0;//程序走向控制参数，初值不影响测量结果
void main(void)
{
      mcu_initial();
      initial_lcd();
      clear_screen();
transfer_chine_word(1,0,pin);
transfer_chine_word(1,16,lu);
      PWMA_SR1=0;//中断标志位清零
      PWMA_CR1|=0x01; //使能计数器
      PWMA_IER=0x02;//开捕获中断,用于捕获第一次中断
      while (1)
{
      digit6_display(1,32,(cnt1*(1105920000/(cnt3+1)))/100);//输出频率
      digit6_display(3,32,cnt1);//显示精确捕获计数
      digit6_display(5,32,cnt3);//显示总计时器值，该值以1T的精度显示超过12T的定时计数值
}
}
void t0_isr() interrupt 1 //定时
{
      TR1=1;
      TR0=0;
      PWMA_SR1=0;//中断标志位清零
      PWMA_IER=0x02;//开捕获中断，用于捕获第二次中断
}

void PWMA_isr() interrupt 26//用来启动和停止计数器，输出测量数值
{
first=!first;
      if(first)
{
      TR1=0;//停定时器
      cnt1=(PWMA_CCR1H<<8)+PWMA_CCR1L; //CCp1 捕获值输出
      cnt2=(TH1<<8)+TL1;//读计时器
/*
      cnt2=TH1;
      cnt2=(cnt2<<8);
      cnt2=cnt2+TL1;
      */
      cnt3=cnt2+(65535*12);       //两个定时器的计时值之和
      //下一次测量的初始化
      TL1 = 0x00;             //设置定时初始值
      TH1 = 0x00;             //设置定时初始值
      TL0 = 0x00;             //设置定时初始值
      TH0 = 0x00;             //设置定时初始值
      PWMA_EGR|=0x01;//产生一次更新事件，可用来使计数器初始化，硬件自动清零
      PWMA_SR1=0;//中断标志位清零
      PWMA_IER=0x02;//开捕获中断，用于捕获第一次中断
      PWMA_CR1|=0x01; //使能计数器
}
else
{
      TR0=1;//开T0定时器
      PWMA_SR1=0;//中断标志位清零
      PWMA_IER=0;//关捕获中断
}

}
#include "mcu_initial.h"
#include "STC32G.H"
void mcu_initial(void)
{
P_SW1=0x04;//选择P2.2，2.4，2.4.2.5输出SPI
EAXFR = 1; //使能访问 XFR
CKCON = 0x00; //设置外部数据总线速度为最快
WTST = 0x00; //设置程序代码等待参数，
      P1M0=0x00; //P1配置为高阻,其中的P1.6为双向。P1.0输入被检测脉冲
      P1M1=0xbf;
            P2M0=0xFF;//P2为推挽，其实双向模式也可
      P2M1=0x00;
      P3M1|=0x04;
      P3M0&=0xfb;//把P3.2设置为高阻端，用于外部模式二输入被测信号，本程序中没用到

      AUXR &= 0x7F;             //定时器0时钟12T模式
      TMOD &= 0xF0;             //设置定时器模式
      TL0 = 0;             //设置定时初始值
      TH0 = 0;             //设置定时初始值4ms,11M
      TF0 = 0;             //清除TF0标志

      AUXR |= 0x40;             //定时器1时钟1T模式
      TMOD &= 0x0F;             //设置定时器T1模式
      TL1 = 0x00;             //设置定时初始值
      TH1 = 0x00;             //设置定时初始值
      TF1 = 0;             //清除TF1标志

      HSSPI_CFG2=0X20;//开高速SPI模式，方便使用33M时钟
      SPSTAT=0x00;
      SPCTL=0xd3;

      MCLKOCR=0x82;//P1.6输出2分频系统时钟，提供一个方便的测试信号源

//外部模式一
      PWMA_PS=0x00;//选择P1.0输入外部信号
      PWMA_CCER1=0x00;//关cc1通道，准备写CCMR1
      PWMA_CCMR1=0x01;//PWMA_CCMR1.CC1S=01//IC1映射在TI1FP1上。设置为输入模式，关滤波，关预分频器
      PWMA_CCER1=0X01;//选择cc1p上升沿极性.使能cc1p
      PWMA_SMCR=0x57;//选中外部触发输入。上升沿触发,复位模式，输入通道在TI1FP1，资料参考值为0x57
      PWMA_SR1=0;//中断标志位清零
      PWMA_SR2=0;//重复捕获中断标志位清零

      EA=1;
      ET0=1;
}

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