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標題: 超簡單的高精度頻率測量例程(Proteus仿真80c52單片機) [打印本頁]

作者: 麗江春水 時間: 2022-10-30 09:30
標題: 超簡單的高精度頻率測量例程(Proteus仿真80c52單片機)
打算做個stc32g12k128的頻率相關東西，有朋友建議用proteus仿真一下。結果發(fā)現(xiàn)proteus里沒有stc32g,與其相近的只有一個stc15w4k32s4.用了一下，結果無法運行，用盡全身解術也沒玩轉這個芯片（相信proteus8.9上能運行，但我無法成功安裝這個版本。）只好再找相近的芯片，最后用80c52BUS成功調通了頻率測量例程，現(xiàn)在分享給大家。供初學proteus的朋友參考作用。
80C52是一款過時的芯片，選擇這款芯片主要是因為在能使用的芯片中它的功能最接近stc32g的相應功能，可以實現(xiàn)不使用傳統(tǒng)定時器進行頻率測量。它使用的是T2定時模塊的脈沖捕捉功能，在頻率測量中做到程序簡單而精度高。采用這種方法能極大地節(jié)省系統(tǒng)資源，讓單片機做更多的事情。
本文的意義在于使用51系列芯片在proteus中進行脈沖捕捉仿真。
仿真電路極簡單，只使用了一個80C52芯片。然后利用了proteus提供的信號源和SPI顯示接口。程序中頻率測量相關程序只是T2中斷服務函數(shù)里的內容，其余語句基本都是顯示驅動程序用的。程序中的TL2初值是用來補償中斷函數(shù)本身運行所耗費的時間的。
proteus中仿真單片機有三種模式，一是與kiel聯(lián)調，就是在proteus中啟動遠程編譯監(jiān)視器，然后在kiel里編寫于編譯程序。第二種是直接建立帶固件的仿真工程，這樣可以直接在proteus里編寫和編譯程序，這種模式方便對程序進行修改和調整。第三種是先把例程調試好，再轉化成可執(zhí)行的hex文件，最后直接把hex文件裝進單片機（在單片機屬性里有相應的選項）。
本例程的測量模式適合低頻段頻率測量。
下面是程序內容，在附件中提供了源程序下載。
/* Main.c file generated by New Project wizard
*
* Created: 周六 10月 29 2022
* Processor: 80C52
* Compiler:  Keil for 8051
*/

#include <reg52.h>
#include <stdio.h>
sbit sclk=P3^2; //接口定義:lcd_sclk 就是 LCD 的 sclk
sbit sid=P3^1; //接口定義:lcd_sid 就是 LCD 的 sid
//sbit lcd_rs=P3^0; //接口定義:lcd_rs 就是 LCD 的 rs
//sbit lcd_reset=P1^0; //接口定義:lcd_reset 就是 LCD 的 reset
sbit cs1=P1^4; //接口定義:lcd_cs1 就是 LCD 的 cs1
//sbit key=P2^0; //定義一個按鍵

unsigned int cont1=123;
unsigned int cont2=234;
/*寫數(shù)據(jù)到 LCD 模塊*/
/*延時*/
void delay_us(int i)
{
int j,k;
for(j=0;j<i;j++)
for(k=0;k<1;k++);
}

void transfer_data(int data1)
{
char i;
cs1=0;
//rs=1;
for(i=0;i<8;i++)
{
sclk=0;
delay_us(1);
if(data1&0x80) sid=1;
else sid=0;
sclk=1;
delay_us(1);
data1=data1<<=1;
}
cs1=1;
}
/*延時*/
void delay(int i)
{
int j,k;
for(j=0;j<i;j++)
for(k=0;k<110;k++);
}

void main(void)
{
TH2=0;
      TL2=0;
      T2CON=0x08;//包含下面四行了，還帶上了中斷標志位清零
      EA=1;
      ET2=1;
      TR2=1;//開始計數(shù)//這個是常變項，應該單獨拿出來執(zhí)行

while(1)
  {
   transfer_data(cont2);

   transfer_data(cont1);
  }
while (1)  ;
}
void t2_service() interrupt 5
{
   ET2=0;
      TR2=0;
      cont2=RCAP2H;
cont1=RCAP2L;
cont1=cont1;
      TH2=0;
      TL2=30;
            T2CON=0x0d;//帶上了中斷標志位清零

ET2=1;       //       TR2=1;//開始計數(shù)//這個是常變項，應該單獨拿出來執(zhí)行


}

在提供的例程運行數(shù)據(jù)中可以看到，信號源脈沖頻率設定為1400HZ，測量時程序輸出的測量數(shù)據(jù)為02CA。這個數(shù)據(jù)為計數(shù)值，轉換為相應的頻率值為1400HZ。測量精度還是很高的。在其它頻率上也做了測試，效果很理想。再次說明，這個程序適合低頻率信號的測量，需要測量高頻率，或高精度大頻率范圍的測量時，我之前已經(jīng)分享過相應的例程。請朋友們自行查看。

原理圖截圖.png (24.09 KB, 下載次數(shù): 69)

僅用了一個芯片

運行截圖.png (381.44 KB, 下載次數(shù): 70)

計算截圖.png (445.76 KB, 下載次數(shù): 63)

作者: 麗江春水 時間: 2022-10-30 12:59
補充：該例程在proteus8.12和8.13版本運行通過，使用的庫函數(shù)是8.13版的。

作者: yzwzfyz 時間: 2022-11-1 16:34
你實際做一下就會發(fā)現(xiàn)問題了。
做個電子鐘，看看一個月誤差幾秒，就知道你的方法靈不靈了。（不用時鐘專用芯片）

作者: 麗江春水 時間: 2022-11-1 20:39

yzwzfyz 發(fā)表于 2022-11-1 16:34
你實際做一下就會發(fā)現(xiàn)問題了。
做個電子鐘，看看一個月誤差幾秒，就知道你的方法靈不靈了。（不用時鐘專用 ...

有道理，我是想用這個程序測量脈沖頻率，如果做電子鐘的話要考慮系統(tǒng)時鐘的精度和穩(wěn)定性了。不是程序問題，當然程序本身也存在計數(shù)誤差的限制。

作者: yzwzfyz 時間: 2022-11-2 10:00
理論日差做到1秒內，需要的穩(wěn)定度是 1S/24H/60M/60S = 1/86400 = 11.57*10^-6。
而隨意一個晶振，其穩(wěn)定度輕易就優(yōu)于10^-6。
從這個道理說，使用普通晶振的單片機，做個日差1秒之內的時鐘是應該能夠達成的。
而實際上，由于程序設計不合理，做到這一點還是不易的。
實戰(zhàn)比仿真更能說明問題。

作者: zwm88887 時間: 2022-11-2 13:21

yzwzfyz 發(fā)表于 2022-11-2 10:00
理論日差做到1秒內，需要的穩(wěn)定度是 1S/24H/60M/60S = 1/86400 = 11.57*10^-6。
而隨意一個晶振，其穩(wěn)定度 ...

很專業(yè)的說明，希望有更多人能看到

作者: 麗江春水 時間: 2022-11-2 18:50

yzwzfyz 發(fā)表于 2022-11-2 10:00
理論日差做到1秒內，需要的穩(wěn)定度是 1S/24H/60M/60S = 1/86400 = 11.57*10^-6。
而隨意一個晶振，其穩(wěn)定度 ...

我認為程序方面現(xiàn)在存在的誤差主要表現(xiàn)在正負一的計數(shù)誤差，而解決這個問題并不難，在我發(fā)的其它帖子里的程序可以容易的解決，但主要是面向測量頻率的任務，對時鐘的需要還真沒認真研究過。有空時會去分析一下對策。

作者: fsj5098 時間: 2022-11-2 19:58
基準頻率一定要穩(wěn)和準，否則跳動厲害，頻率計對于整數(shù)測量是比較容易的，非整數(shù)難點比較大，比如31.592Hz

作者: 麗江春水 時間: 2022-11-3 08:56

fsj5098 發(fā)表于 2022-11-2 19:58
基準頻率一定要穩(wěn)和準，否則跳動厲害，頻率計對于整數(shù)測量是比較容易的，非整數(shù)難點比較大，比如31.592Hz

我對這點也有深刻的教訓，在一個測量中發(fā)現(xiàn)測量結果沒有誤差，而從測量機制上，預期該有很大誤差才對，具體實例在我的貼子《基于stc32g12k128單片機和jlx12864的簡易脈沖測量器附程序》中對11059200HZ的頻率測量有圖片顯示，正是這種沒誤差測量結果使我意識到測量方法的合理性存在問題，并在后面做了提示說明。之后發(fā)的幾種有關頻率測量的例程都在從不同的側面去規(guī)避這種漏洞的影響。我的觀點是，整數(shù)測量的準確性本身體現(xiàn)的是一種測量方法的不合理性。但對非整數(shù)的測量，還會受限于單片機數(shù)字處理能力。特別是對寬頻率范圍進行測量的程序，小數(shù)部分的處理會受字節(jié)長度的影響而變得很麻煩。

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