利用单片机ADuC834的频率智能化测量 单片机, 测量

Bazinga

   1 引言
　　在生产、科研和日常生活中需要使用不同的频率，实现频率测量的方法较多，使用专用器件，其电路设计简单，易于调试，但成本高，使用不灵活。本文介绍一种利用单片机ADμC834实现的频率智能化测量方法，所需外围元件少、扩展性强、测试准确。
　　2频率测量原理
　　频率是指周期信号在单位时间内变化的次数，信号的频率测量一般是对信号放大限幅、整形，利用计数器在1 s的时间内用计数器对整形后形成的脉冲进行计数，用1 s的时基信号作为计数门的控制信号，1 s内对被测信号脉冲的计数值即是频率值。
　　3频率测量电路
　　频率测量电路如图l所示。ADμC834内有2个可编程的定时器/计数器，其中用定时器/计数器0作为1 s定时，在1 s时间内，定时器/计数器1采集由T1端输入的脉冲。定时器0定时开始时，相当于闸门打开，通过定时器1对输入的被测信号频率为fX的脉冲进行计数，当1 s定时完成，即闸门关闭，计数结束，这时计数值等于被测信号的频率fX，再将二进制值计数结果转换成BCD码频率值，并进行个、十、百位调整后，存人显示缓冲区，作为LED显示电路进行译码及扫描控制等操作。
　　

　　3.1 ADμC834简介
　　ADμC834 单片机是美国ADI公司推出的一款高性能单片机，内部集成了高分辨率的A/D转换器。它内部含有8051内核、2路24位和16位∑-△A/D、12位 D/A、Flash/EE存储器、WDT看门狗电路、电源监控电路、温度传感器、SPI和I2C总线接口，体积小、功耗低，因此，非常适用于开发高度智能化、低功耗应用。其具体的特点如下：
　　ADμC834集成了2个独立的A/D转换通道(分辨率分别为24位与16位)，内含可编程增益放大器，在20 Hz/20 mV范围内具有13位有效分辨率;在20 Hz/2.56 V范围内具有18位有效分辨率。此外内置的ADC还具有数字滤波、可编程的数据转换速率等功能;
　　62 K字节非易失性电可擦除程序存储器，4 K字节的非易失性电可擦除数据存储器，2 304字节的片上数据RAM。程序存储器可配置成用于数据记录，达到60 K字节的数据存储器;
　　ADμC834 单片机的片内Flash/EE程序存储器可采用两种模式编程：在线串行下载和并行编程。另外，ADμC834还可通过标准的UART串行端口下载源代码。若引脚PSEN通过一只下拉电阻，使得该引脚处于低电平，ADμC834则自动进入串行下载模式。当设备连接正确时，源代码将自动载入到片内Flash程序存储器。
　　
3.2显示和键盘的接口功能
　　在测量电路中，为了控制系统的工作状态，通常需要向系统输入参数和控制命令。而参数和控制命令的输入一般由键盘完成。8279是一种专用的可编程键盘、显示接口器件。选用该器件可方便地实现键盘输入和LED显示控制。8279与单片机的连接见图1.8279内部设置有消除触头抖动和串键的逻辑电路，同时8279还具有LED动态显示接口功能。但是8279与LED显示器和译码输出的LED位控制信号输出电流小，不足以驱动LED，必须接入驱动电路。
　　4系统软件设计
　　该控制系统采用模块设计，即通过对总体的分析来定义各模块的设计要求和界面。各功能模块只有一个入口和一个出口，且各模块间相对独立，从而避免了某功能模块出现异常，导致整个系统瘫痪，并且要统一管理公用变量定义。系统软件设计由主程序、测量子程序、显示子程序、键盘子程序、掉电保护与系统复位子程序等组成。下面给出了主程序流程图如图2所示，测量子程序流程图如图3所示，显示子程序流程图分别如图4所示。
　　

　　其中，主程序主要完成复位相应的存储单元及初始化，设置中断及调用子程序;
　　测量子程序是利用定时器0产生约1 s的定时中断，中断结束时采集定时器1的数据，并将数据存入相应存储单元;
　　显示子程序完成打开相应的位，调用相应的段码送显示器。
　　5需注意的问题
　　在单片机控制系统中，数字地与模拟地要分开布线，且不能共用地线，应将各自的地线分别与相应的电源地线相连。在设计时，模拟地线应尽量加粗，而且尽量加大引出端的接地面积。一般来讲，对于输入输出的模拟信号与单片机电路之间最好通过光耦进行隔离。
　　电源线的布置除了要根据电流的大小尽量加粗走线外，在布线时还应使电源线、地线的走线方向与数据线的走线方向一致，有助于增强电路的抗干扰能力。
　　为了提高程序的计数精度，应考虑执行指令所需时间，因此在启动定时器和停止定时器操作时，由于采用不同操作指令，会使计数结果不准确，因此在计数值中应加上或减去执行指令所需的时间。
　　由于LED动态电流大，在电流供电设计上应采取去耦措施，即应在LED驱动器电源输入端并联大电容滤波器，以防误动作。
　　6 结束语
　　基于ADμC834的频率测量方法具有测量速度快、准确度高、误差小、显示直观的优点，便于自动控制和数据处理，该频率计实现了频率测量自动换档，具有一定的实用价值和参考价值。