用PIC16F87X单片机实现高分辨率频率计的一种方法

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                    　1 引言
　　随着电子技术的迅速发展，以单片机为控制核心的控制器件，已经全面渗透到测试仪器和计量检定的各个方面。同时，频率计作为一种常用工具，在工程技术和无线电测量、计量等领域的应用十分广泛。本文介绍了一种以PIC16F87X系列单片机为控制器的高分辨率频率计的实现方法。
　　该方法设计的频率计主要用来测量脉冲频率。它采用LCD图形液晶显示，清晰度高，可视范围广，可外接晶体频率源，具有测量速度快、分辨率高的优点。


　　2 设计原理
　　PIC16F877A单片机内部集成有捕捉/比较/脉宽调制PWM (CCP)模块。当CCP工作在捕捉(capture)方式时，可捕捉外部输入脉冲的上升沿或下降沿，并产生相应的中断。
　　PIC16F877A单片机内部还集成了定时器/计数器模块，在本方案中采用其中的TMR1作为定时器，该定时器的工作原理是通过TMR1“寄存器对”TMR1H:TMR1L从0000H递增到FFFFH，之后再返回0000H时，会产生高位溢出，并且将会设置溢出中断标志位TMR1IF为I，同时引起CPU中断响应。
　　在均匀的脉冲序列中，脉冲频率值等于单位时间内发生的脉冲次数。根据这个原理，可以采用PIC16F87X系列单片机(本文以PIC16F877A型单片机为例)内置定时器模块TMR1计时，同时使用CCP模块的捕捉功能，每间隔n(n=1,4,16)个脉冲捕捉一次并产生中断，记录第1个和第(m-1)*n+1个脉冲到来时的定时器计时t1和tm，如图1所示。



图1脉冲捕捉示意图
　　用被捕捉的脉冲次数除以第1次和第(m-1)*n+1次脉冲之间间隔的时间即可得到脉冲频率值。因此，脉冲频率值计算公式为：



　　3 被测频率值范围
　　在测试过程中，需要特别注意的是，两次CCP中断的时间间隔必须大于1次中断服务的执行时间。否则，如果在中断服务程序执行时又发生CCP中断，就不能正常工作。
　　根据上述条件，则有：



　　由上式得到：



　　式中：

• 　　SCCP? — 表示捕捉分频倍数。
  
• 　　fx — 表示被测频率t
  
• 　　TCYC —表示系统时钟周期。
  
• 　　N —表示中断所需最小指令周期数。

　　设定：SCCP=16，N=40，TCYC= 4/20MHz = 0.2 us，则： fx[/td][/tr][/table]稳定可靠的优点，可应用于计量测试领域。同时由于使用软件控制，电路结构简单，使用硬件少，使得成本低廉且携带方便，因此也可广泛应用于工农业生产和居民生活中，具有推广价值。
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