【电赛练习题 0x01】频率计
设计任务:
利用单片机小系统,设计并制作一台简易频率计,能够测量并显示输入信号的频率。
基本要求:
(1)频率测量范围:10Hz~1kHz
(2)分辨率:不低于 1Hz
(3)测量精度:不低于(1% 被测值±1Hz)
(4)被测信号幅度:100mVpp ~ 3Vpp(正弦、三角、方波),可能含有 -1V ~ +1V 任意 的直流偏移。
(5)输入阻抗:>100k
发挥部分:
(1)频率测量范围扩展至 1Hz ~ 100kHz
(2)分辨率自动切换,保证至少 4 位有效数字。 (例如,1Hz10Hz 显示:X.XXX Hz; 10Hz \ 100Hz 显示:XX.XX Hz,1kHz~10kHz 显示:X.XXX kHz,依次类推)
(2)精度提高至(±0.05% 被测值±2 字)
(3)能自动识别输入的波形(正弦、三角、方波),并显示在屏幕上
(4)其他,自由发挥(如显示输入信号幅度等)
文档及测试:
(1)说明对指标要求的分析,论证为达到这些要求你所采用的方案。
(2)完整的电路原理图(可手绘)
(3)软件设计方案说明(关键流程图、状态转移图等)
(4)测试报告
1)测试方法。(即:上述各项指标如何测试?设计一套测试方案,考虑如何用 最少最快的测试项目完成所有的指标测试?)
2)每项测试所用仪器、连接方法、测试步骤、数据处理方法等
3)测试结果
说 明:
1)信号源采用硬木课堂仪器
2)不允许使用频率测量专用芯片 允许放弃部分指标(相应扣分)
解决方案:
MSP430 配合外部电路实现
依靠看门狗处决 bug(可能由于中断嵌套引发)
依靠二次函数拟合解决精度问题
附 录:
主要实现代码
注:代码不具有参考价值
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#include"MSP430G2553.h" #include"TCA6416A.h" #include"HT1621.h" #include"LCD_128.h"
#define TEST_TIME 0.05
void P1_IODect();
void GPIO_init(); void LCD_Display_Frequence(); void Init_Timer(); #define myMCLK 16000000
unsigned int TA_overflow; double F = 0; unsigned int port_i; int nT = 10;
void main(void) {
WDTCTL = WDT_ARST_1000;
BCSCTL1 = CALBC1_16MHZ; DCOCTL = CALDCO_16MHZ;
TCA6416A_Init(); int i = 0; for(i=0;i<=7;i++){ PinOUT(i,1); } PinOUT(0,0); __delay_cycles(TEST_TIME*myMCLK);
HT1621_init(); PinOUT(1,0); LCD_DisplayNum(0); HT1621_Reflash(LCD_Buffer); __delay_cycles(TEST_TIME*myMCLK);
GPIO_init(); PinOUT(2,0); __delay_cycles(TEST_TIME*myMCLK);
Init_Timer(); PinOUT(3,0);
unsigned int t = TACCR0; LCD_DisplayNum(t); __delay_cycles(TEST_TIME*myMCLK);
_enable_interrupts(); PinOUT(4,0);
__delay_cycles(0.05*myMCLK); while (1) { LCD_Display_Frequence();
if(nT < 10){ for(i = 0; i < 4; i++ ){ WDTCTL = WDT_ARST_1000; __delay_cycles(0.5*myMCLK);
}
}else{ for(i = 0; i < 1; i++ ){ WDTCTL = WDT_ARST_1000; __delay_cycles(0.5*myMCLK);
} } }
}
void GPIO_init() {
P1REN |= BIT3; P1OUT |= BIT3; P1DIR &= ~BIT3; P1IES |= BIT3; P1IE |= BIT3 ; }
void Init_Timer() { TACCTL0 = CCIE; TACCR0 = 65534;
TACTL = TASSEL_1 + MC_1 + TAIE + TACLR; return; }
#pragma vector = PORT1_VECTOR __interrupt void PORT1_ISR(void) { P1_IODect(); P1IFG=0; }
void P1_IODect() {
unsigned int tar = TAR; if (P1IFG & BIT3) {
port_i++; if (port_i >= nT) {
if ( (TA_overflow * 65535) + tar <= 0){ F = -1; }else{ F = (double)((16000000.0 * nT) / ((TA_overflow * 65535) + tar)); }
port_i = 0; TA_overflow = 0; TACTL |= TACLR; } }
}
#pragma vector = TIMER0_A1_VECTOR __interrupt void Timer_A1() { switch (TA0IV) { case 2: break; case 4: break; case 10: if (TA_overflow >= 65535){ TA_overflow = 0; }
TA_overflow++;
break; default: break;
} }
void LCD_Display_Frequence() { _disable_interrupt(); LCD_Clear(); LCD_DisplaySeg(_LCD_Hz); double F_true;
if(F < 4884) { F_true = (3.1344*0.000000001*F*F+0.0020282*F+0.012699); }else if(F < 49139) { F_true = (-2.747*0.0000000001*F*F+0.0020483*F+0.00032383); }else if(F < 491380) { F_true = (-3.4733*0.00000000001*F*F+0.0020529*F-0.63919); }else{ F_true = (-1.6679*0.000000000001*F*F+0.0020567*F-5.9524); }
if (F_true < 1) { LCD_DisplayNum(-1); nT = 1;
}else if(1 <= F_true && F_true < 10){ LCD_DisplayNum((long int)(F_true*1000)); LCD_DisplaySeg(_LCD_DOT2);
nT = 1; }else if(10 <= F_true && F_true < 100){ LCD_DisplayNum((long int)(F_true*100)); LCD_DisplaySeg(_LCD_DOT3);
nT = 10; }else if(100 <= F_true && F_true < 1000){ LCD_DisplayNum((long int)(F_true*10)); LCD_DisplaySeg(_LCD_DOT4);
nT = 100; }else if(1000 <= F_true){ LCD_DisplayNum((long int)(F_true*1)); LCD_DisplaySeg(_LCD_DOT2); LCD_DisplaySeg(_LCD_k_Hz); nT = 1000; }
HT1621_Reflash(LCD_Buffer);
_enable_interrupt();
return; }
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