基于MSP430的低頻頻率測量計

陳文奇 叢超

摘 要：本文主要通過運用單片機定時器的捕獲功能，采用測量脈沖周期的方法，通過相應(yīng)計算，測量出35-54Hz低頻信號的頻率，誤差范圍控制在0.6%以內(nèi)。

關(guān)鍵詞：MSP430單片機；捕獲；低頻測量

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機的功能也越來越豐富。由于它具有高性能，價格低，體積小等優(yōu)勢，已經(jīng)被廣泛的運用于各種儀器儀表系統(tǒng)中。

1 測量原理

本設(shè)計所用單片機為TI公司生產(chǎn)的MSP430F149，它是一種超低功耗處理器，常用于便攜式儀器儀表的設(shè)計中。它具有兩個定時器，即定時器A和定時器B，均有強大的中斷功能。通過設(shè)置相應(yīng)的寄存器，使定時器A工作在上升沿捕獲模式，且計數(shù)方式為增計數(shù)模式，就能測量出信號周期。具體方法是：在第一次上升沿到來時，定時器A開始計數(shù)，第二次上升沿到來時，停止計數(shù)。定時器A的計數(shù)值X就是兩個上升沿之間的時間值。若定時器計數(shù)的時鐘選擇為3.6864MHz，則測量到的信號周期T為

那么對應(yīng)的頻率f為

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 硬件設(shè)計

如圖1所示，為MSP430單片機的最小系統(tǒng)，外部時鐘選擇3.6864MHz。引腳13作為低頻信號的輸入口。由于MSP430的數(shù)字信號為3.3V邏輯，因此外部進入的低頻信號也應(yīng)使3.3V邏輯。若高電平超過這個值，則有可能燒壞單片機。

2.2 軟件設(shè)計

在軟件設(shè)計過程中，需要注意的是定時器A工作時鐘的選擇。若選擇的時鐘太慢，而所測脈沖頻率太快，就會導(dǎo)致漏掉脈沖，導(dǎo)致測試結(jié)果出現(xiàn)錯誤。因此時鐘的選擇就顯得格外重要。同時，考慮到計數(shù)器A最大計數(shù)為65535，因此運用此方法能測量的最大的信號周期TMAX為

超過此周期的低頻信號測不能用此方法測量。軟件設(shè)計流程如圖2所示。

3 實驗結(jié)果及結(jié)論

實驗采用信號發(fā)生器輸出相應(yīng)頻率到I/O口P1.2，高電平為+3V，低電平為0V。

從實驗結(jié)果可以看出，所測低頻信號與理論值的誤差均在0.6%以內(nèi)，精確度比較高。由于定時器工作時鐘為3.6863MHz，若測量3.6864MHz以上的頻率，則出現(xiàn)錯誤。因此，此方法僅適合低頻頻率的測量。若要測量更高的頻率，則應(yīng)選用其它方法。

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