單片機設計中頻率測量的應用

摘要：隨著我國科學技術不斷發(fā)展，單片機的應用范圍愈加廣泛，為了能夠提高單片機的設計質量，通過采用頻率測量法，能夠有效提高單片機設計精度。本文重點探究頻率測量在單片機設計中的應用，旨在提高單片機設計的精度。

關鍵詞：頻率；測量；單片機；設計

在進行單片機設計過程中，可以采用計數(shù)法開展初次頻率測試工作，之后根據(jù)測試結果選擇更加準確的測量結果，從而測試方法上分析，計數(shù)法與周期法夠能夠測量出單片機的頻率，但由于單片機在執(zhí)行指令時需要耗費一定的時間，因此，無論是采用計數(shù)法還是周期法，都會存在一定的誤差，想要保障單片機頻率測量的精度，就必須要能夠融入單片機性能參數(shù)，從而實現(xiàn)參數(shù)補償。頻率計主要通過信號處理電路、串行通信電路、測量數(shù)據(jù)顯示電路、系統(tǒng)軟件所構成，其中信號處理主要包含了波形整形、波形變換，能過實現(xiàn)被測信號放大功能，并通過波形變換和波形整形來實現(xiàn)正負交替的信號，從而測量出單片機的頻率范圍，并根據(jù)單片機的頻率測量與周期測量采用統(tǒng)一輸入信號，再通過系統(tǒng)軟件的功能來初始模塊、顯示模塊。

1 頻率的測量在單片機設計計數(shù)中的應用

通常情況下，單片機中都會存在2個16位定時器，通過編碼能夠實現(xiàn)參數(shù)設置，從而實現(xiàn)定時功能、技術功能、產(chǎn)生技術溢中斷功能。在定時器構成過程中，需要在每個單片機的周期上加上“1”，這樣才能夠讓單片機頻率周期作為一個基準來測量時間的間隔。在計數(shù)器構成過程中，應該在外部引腳發(fā)生一個從1～0的跳變時計數(shù)器加“1”，保障技術閘門能夠在控制下測量待測信號頻率。外部多輸入每個周期進行采樣一次，從而檢測出1～0的跳變至少需要兩個周期，可見，最大計數(shù)速率主要是始終的1/24.

定時器工作通常通過一個運行可控制開展頻率監(jiān)控，當控制數(shù)值為“1”時，則代表計時器即要開展計時工作，當控制位數(shù)為“0”時，則代表計時器停止計數(shù)。是當機器周期為基準的時候，通過軟件生產(chǎn)一個技術閘門，這就要求頻率兩層結果為3位數(shù)，如果技術閘門大于1s，即代表頻率測量工作沒有問題。

2 頻率的測量在單片機設計中系統(tǒng)硬件的應用

為了能夠保障單片機設計的精度，必須要提供相應的硬件支持，硬件設備也是軟件設備的基礎。在系統(tǒng)硬件設計層面上，必須要進而信號的處理電路，該電路主要是由于四級電路構成，一級電路是為0偏置的放大器，在輸入信號時為0或負電壓的時候，三級管會呈現(xiàn)出一種阻攔的狀態(tài)，所輸出的信號也為高電平，在輸入信號為正電壓的時候，三極管會消除阻攔狀態(tài)，這樣三級管才能夠導通，所輸入的電壓也會電壓呈現(xiàn)出反比例。系統(tǒng)總框圖如下：

0偏置放大器主要根據(jù)正弦波的形式實現(xiàn)交替波，從而形成一個單向的脈沖，這樣能夠保障頻率計不僅能夠測量出方波信號，同時也能夠兩側處正弦波信號。開關三極管能夠保障放大器有著良好的高頻響應。二級主要采用一個帶施密特出發(fā)的相反器，能夠將放大器生產(chǎn)單相脈沖轉變成一個兼容性良好的方波。串行口工作于模式0，并采用同步移位的存器模式。這時由單片機的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輸入時鐘，并送至的時鐘輸入口，實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)轉化成并行數(shù)據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)傳輸效率與精準度。在實踐測量過程中，通過該種方法不需要采用掃描顯示器，僅通過單片機即可開展下一次測量工作。

3 頻率的測定在單片機設計系統(tǒng)軟件中的應用

在頻率計中開展工作進行頻率測量，需要對軟件系統(tǒng)進行測量初始化，也就是將初始化模塊設置成堆棧指針、中斷控制、工作寄存器、計數(shù)器的工作方式。計數(shù)閘門主要采用軟件延時程序得意實現(xiàn)人，通過最小值計數(shù)閘門，從而開展大范圍啟動頻率測量。清除0技術閘門，停止計數(shù)。16米寄存器值通常都是以10進制進行轉換器進行10進轉換。在保障10進位的情況下，如果所顯示的數(shù)字不是0有效位元，需要進一步滿足測量數(shù)據(jù)要求，距離信息顯示模塊與測量會更加精準；如果是0有效位元，則計數(shù)閘門的寬度需要擴大10倍，從而開展計數(shù)信號，直到測量數(shù)據(jù)滿足有效位數(shù)為止。在完成周期信號測量之后，需要進行一個交互獲取信號的頻率，并進行浮點運算，接受信號頻率與浮點形態(tài)表示數(shù)值。再將浮點數(shù)值轉移到BCD碼轉換模塊中，通過浮點的格式表達值來顯示格式轉換成頻率技計算的頻率信號，并將其發(fā)送到顯示模塊中。在周期轉換過程中，其頻率轉換主要有3字節(jié)固定浮點運算與浮點數(shù)轉移BCD碼中。經(jīng)過一系列的精度轉換，從而得出最佳精準的測量依據(jù)。

4 結語

本文重點探究了頻率的測量在單片機設計中的應用，通過硬件系統(tǒng)設計、軟件系統(tǒng)設計、精度運算設計等三個層面進行闡述。綜上所述，頻率作為電子技術中作為基本的參數(shù)之一，其與單片機參數(shù)測量方案有著十分密切的關聯(lián)，可見頻率測量的重要性。為了能夠實現(xiàn)自動化計數(shù)測量，必須要實現(xiàn)一個高精度、寬領域的頻率計。在單片機測量中，必須要保障測量的脈沖個數(shù)、脈沖周期、脈沖寬度、脈沖頻率等，從而方面測量信號頻率與周期，最終實現(xiàn)計數(shù)器與頻率計功能。

參考文獻：

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[2]尹海峰，尹海潮，孫樹強.頻率的測量在單片機設計中的應用[J].科技信息（科學教研），2008，07：37+42.

作者簡介：徐艷霞（1980），女，漢族，山東日照人，本科，講師，山東水利職業(yè)學院信息工程系，研究方向：應用電子。