陳文奇 叢超

摘 要：本文主要通過(guò)運(yùn)用單片機(jī)定時(shí)器的捕獲功能，采用測(cè)量脈沖周期的方法，通過(guò)相應(yīng)計(jì)算，測(cè)量出35-54Hz低頻信號(hào)的頻率，誤差范圍控制在0.6%以?xún)?nèi)。

關(guān)鍵詞：MSP430單片機(jī)；捕獲；低頻測(cè)量

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

1 測(cè)量原理

本設(shè)計(jì)所用單片機(jī)為T(mén)I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(jì)中。它具有兩個(gè)定時(shí)器，即定時(shí)器A和定時(shí)器B，均有強(qiáng)大的中斷功能。通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的寄存器，使定時(shí)器A工作在上升沿捕獲模式，且計(jì)數(shù)方式為增計(jì)數(shù)模式，就能測(cè)量出信號(hào)周期。具體方法是：在第一次上升沿到來(lái)時(shí)，定時(shí)器A開(kāi)始計(jì)數(shù)，第二次上升沿到來(lái)時(shí)，停止計(jì)數(shù)。定時(shí)器A的計(jì)數(shù)值X就是兩個(gè)上升沿之間的時(shí)間值。若定時(shí)器計(jì)數(shù)的時(shí)鐘選擇為3.6864MHz，則測(cè)量到的信號(hào)周期T為

那么對(duì)應(yīng)的頻率f為

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

如圖1所示，為MSP430單片機(jī)的最小系統(tǒng)，外部時(shí)鐘選擇3.6864MHz。引腳13作為低頻信號(hào)的輸入口。由于MSP430的數(shù)字信號(hào)為3.3V邏輯，因此外部進(jìn)入的低頻信號(hào)也應(yīng)使3.3V邏輯。若高電平超過(guò)這個(gè)值，則有可能燒壞單片機(jī)。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要注意的是定時(shí)器A工作時(shí)鐘的選擇。若選擇的時(shí)鐘太慢，而所測(cè)脈沖頻率太快，就會(huì)導(dǎo)致漏掉脈沖，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤。因此時(shí)鐘的選擇就顯得格外重要。同時(shí)，考慮到計(jì)數(shù)器A最大計(jì)數(shù)為65535，因此運(yùn)用此方法能測(cè)量的最大的信號(hào)周期TMAX為

超過(guò)此周期的低頻信號(hào)測(cè)不能用此方法測(cè)量。軟件設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論

實(shí)驗(yàn)采用信號(hào)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(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，所測(cè)低頻信號(hào)與理論值的誤差均在0.6%以?xún)?nèi)，精確度比較高。由于定時(shí)器工作時(shí)鐘為3.6863MHz，若測(cè)量3.6864MHz以上的頻率，則出現(xiàn)錯(cuò)誤。因此，此方法僅適合低頻頻率的測(cè)量。若要測(cè)量更高的頻率，則應(yīng)選用其它方法。

[參考文獻(xiàn)]

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