单片机设计中频率测量的应用

摘要：随着我国科学技术不断发展，单片机的应用范围愈加广泛，为了能够提高单片机的设计质量，通过采用频率测量法，能够有效提高单片机设计精度。本文重点探究频率测量在单片机设计中的应用，旨在提高单片机设计的精度。

关键词：频率；测量；单片机；设计

在进行单片机设计过程中，可以采用计数法开展初次频率测试工作，之后根据测试结果选择更加准确的测量结果，从而测试方法上分析，计数法与周期法够能够测量出单片机的频率，但由于单片机在执行指令时需要耗费一定的时间，因此，无论是采用计数法还是周期法，都会存在一定的误差，想要保障单片机频率测量的精度，就必须要能够融入单片机性能参数，从而实现参数补偿。频率计主要通过信号处理电路、串行通信电路、测量数据显示电路、系统软件所构成，其中信号处理主要包含了波形整形、波形变换，能过实现被测信号放大功能，并通过波形变换和波形整形来实现正负交替的信号，从而测量出单片机的频率范围，并根据单片机的频率测量与周期测量采用统一输入信号，再通过系统软件的功能来初始模块、显示模块。

1 频率的测量在单片机设计计数中的应用

通常情况下，单片机中都会存在2个16位定时器，通过编码能够实现参数设置，从而实现定时功能、技术功能、产生技术溢中断功能。在定时器构成过程中，需要在每个单片机的周期上加上“1”，这样才能够让单片机频率周期作为一个基准来测量时间的间隔。在计数器构成过程中，应该在外部引脚发生一个从1～0的跳变时计数器加“1”，保障技术闸门能够在控制下测量待测信号频率。外部多输入每个周期进行采样一次，从而检测出1～0的跳变至少需要两个周期，可见，最大计数速率主要是始终的1/24.

定时器工作通常通过一个运行可控制开展频率监控，当控制数值为“1”时，则代表计时器即要开展计时工作，当控制位数为“0”时，则代表计时器停止计数。是当机器周期为基准的时候，通过软件生产一个技术闸门，这就要求频率两层结果为3位数，如果技术闸门大于1s，即代表频率测量工作没有问题。

2 频率的测量在单片机设计中系统硬件的应用

为了能够保障单片机设计的精度，必须要提供相应的硬件支持，硬件设备也是软件设备的基础。在系统硬件设计层面上，必须要进而信号的处理电路，该电路主要是由于四级电路构成，一级电路是为0偏置的放大器，在输入信号时为0或负电压的时候，三级管会呈现出一种阻拦的状态，所输出的信号也为高电平，在输入信号为正电压的时候，三极管会消除阻拦状态，这样三级管才能够导通，所输入的电压也会电压呈现出反比例。系统总框图如下：

0偏置放大器主要根据正弦波的形式实现交替波，从而形成一个单向的脉冲，这样能够保障频率计不仅能够测量出方波信号，同时也能够两侧处正弦波信号。开关三极管能够保障放大器有着良好的高频响应。二级主要采用一个带施密特出发的相反器，能够将放大器生产单相脉冲转变成一个兼容性良好的方波。串行口工作于模式0，并采用同步移位的存器模式。这时由单片机的RXD输出数据，并传输到移位寄存器的数据输入口中，从TXD输入时钟，并送至的时钟输入口，实现串行数据转化成并行数据，从而提高数据传输效率与精准度。在实践测量过程中，通过该种方法不需要采用扫描显示器，仅通过单片机即可开展下一次测量工作。

3 频率的测定在单片机设计系统软件中的应用

在频率计中开展工作进行频率测量，需要对软件系统进行测量初始化，也就是将初始化模块设置成堆栈指针、中断控制、工作寄存器、计数器的工作方式。计数闸门主要采用软件延时程序得意实现人，通过最小值计数闸门，从而开展大范围启动频率测量。清除0技术闸门，停止计数。16米寄存器值通常都是以10进制进行转换器进行10进转换。在保障10进位的情况下，如果所显示的数字不是0有效位元，需要进一步满足测量数据要求，距离信息显示模块与测量会更加精准；如果是0有效位元，则计数闸门的宽度需要扩大10倍，从而开展计数信号，直到测量数据满足有效位数为止。在完成周期信号测量之后，需要进行一个交互获取信号的频率，并进行浮点运算，接受信号频率与浮点形態表示数值。再将浮点数值转移到BCD码转换模块中，通过浮点的格式表达值来显示格式转换成频率技计算的频率信号，并将其发送到显示模块中。在周期转换过程中，其频率转换主要有3字节固定浮点运算与浮点数转移BCD码中。经过一系列的精度转换，从而得出最佳精准的测量依据。

4 结语

本文重点探究了频率的测量在单片机设计中的应用，通过硬件系统设计、软件系统设计、精度运算设计等三个层面进行阐述。综上所述，频率作为电子技术中作为基本的参数之一，其与单片机参数测量方案有着十分密切的关联，可见频率测量的重要性。为了能够实现自动化计数测量，必须要实现一个高精度、宽领域的频率计。在单片机测量中，必须要保障测量的脉冲个数、脉冲周期、脉冲宽度、脉冲频率等，从而方面测量信号频率与周期，最终实现计数器与频率计功能。

参考文献：

[1]俞应华，黄寅.等精度频率测量技术在单片机系统中的应用[J].现代计量测试，1998，03：2123+13.

[2]尹海峰，尹海潮，孙树强.频率的测量在单片机设计中的应用[J].科技信息（科学教研），2008，07：37+42.

作者简介：徐艳霞（1980），女，汉族，山东日照人，本科，讲师，山东水利职业学院信息工程系，研究方向：应用电子。