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简易数字频率计设计与应用
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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;COUNTW<4;COUNTW++）{
data=s[COUNTW];
data=data&0x0F;
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;COUNTW<4;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（COUNTER<1） 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（RE5<1）{
RE5=RE5*1000; //若RE5<1,则乘以1 000,保证小数点的精度
k=0x00;
}
else if（RE5<10）{
RE5=RE5*1000; //若RE5<10,则乘以1 000,保证小数点的精度
k=0x00;
}
else if（RE5<100）{
RE5=RE5*100; //若RE5<100,则乘以100,保证小数点的精度
k=0x01;
}
else if（RE5<1000）{
RE5=RE5*10; //若RE5<1000,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（）；
}
}
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