一種基于單片機的交流頻率檢測系統

由圖7可以看出三級管工作在飽和狀態(tài)下 ，而工作在截至狀態(tài)下 ，起到了良好的開(kāi)關(guān)特性。

TA0就直接進(jìn)入單片機，R8是限流電阻防止進(jìn)入單片機的電流過(guò)大。

2.2 數字電路部分的設計

系統使用的主芯片采用德州儀器公司的低功耗單片機MSP430F449。MSP430F449是MSP430系列中一個(gè)功能很強的單片機，內部采用馮.諾依曼體系，RISC指令結構，運算器寬度16位。片內集成了60KB的FLASH程序存儲器，2KB的SRAM數據存儲器，多個(gè)16位定時(shí)/捕獲/比較器，2個(gè)串行口，12位模數轉換器，JTAG程序下載、在線(xiàn)調試接口，看門(mén)狗定時(shí)器等。48個(gè)Ｉ/Ｏ多功能端口，其中Ｐ1口和Ｐ2口具有位中斷功能。因此該款單片機具有指令執行速度快、功能強大、外部電路簡(jiǎn)單、功耗低、節電管理方式完善、定位于嵌入式系統應用等特點(diǎn)[4] [5]。

在該系統中，使用到的單片機的主要功能模塊是16位定時(shí)器A(Timer A)。其內部的脈沖捕獲器具有以下幾個(gè)特點(diǎn)[6]：

（1）16位計數器，4種工作模式；

（2）多種可選的計數器時(shí)鐘源，可是是慢時(shí)鐘、快時(shí)鐘以及外部時(shí)鐘；

（3）具有多個(gè)可配置輸入端的捕獲/比較寄存器，并且8種輸出模式的多個(gè)可配置的輸出單元；

（4）不僅能捕獲外部時(shí)間發(fā)生的時(shí)間，還可鎖定外部時(shí)間發(fā)生時(shí)的高低電平，給我們的設計帶來(lái)很大的方便；

（5）可以以硬件方式支持串行通信。

3 軟件設計[7] [8] [9]

軟件設計的任務(wù)主要是Timer A的初始化的設定，其軟件采用C語(yǔ)言編程。Timer A工作在捕獲方式時(shí)，當滿(mǎn)足捕獲條件（觸發(fā)方式）時(shí)，硬件自動(dòng)將計數器TAR中的數據寫(xiě)入捕獲/比較寄存器CCR0。圖8是系統軟件流程圖。

圖8 系統軟件流程圖

在本系統中，定時(shí)器采用連續計數模式，捕獲方式采用下降沿捕獲。系統初始化包括系統頻率fs的選擇（1MHz）、Timer A的控制寄存器的設置，需要設置的寄存器為控制寄存器TACTL和捕獲/比較控制寄存器CCTL0。Timer A中斷函數在發(fā)生捕獲時(shí)被觸發(fā)，首先計算CCR0中的值與變量LastCCR0的差值，LastCCR0是上次捕獲時(shí)記錄的寄存器CCR0的值， CCR0的初始值為0。循環(huán)五次即被觸發(fā)五次，五次的差值被保存在數組Timervalue[]中?？紤]到計數器剛開(kāi)始計數時(shí)信號不一定從零點(diǎn)開(kāi)始，所以真正的計算應該從第二次觸發(fā)開(kāi)始，這樣就能計算出四個(gè)脈沖周期，接著(zhù)計算出平均脈沖周期，該平均周期便是所測交流信號的半周期，進(jìn)而可以得出其頻率。

4 結論

文中提出了一種過(guò)零檢測電路，并按實(shí)際需要選取了相應參數的電子元件，同時(shí)利用MSP430單片機的脈沖捕獲功能實(shí)現了交流信號頻率的檢測。該系統對低頻交流信號頻率的檢測精度高、實(shí)時(shí)性強，具有一定的實(shí)際應用價(jià)值。同時(shí)本文介紹的過(guò)零檢測電路其應用更加廣泛，再利用MSP430單片機Timer A內部的捕獲/比較器的多路PWM輸出單元，便能實(shí)現一定的控制功能。

本文創(chuàng )新點(diǎn)：文中提出了一種測寬法的交流頻率檢測系統。該系統利用過(guò)零檢測、MSP430單片機的脈沖捕獲功能，較以往的頻率檢測系統直觀(guān)、精度高、實(shí)時(shí)性強。

參考文獻：

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[2]趙戰克，單片機在移頻信號頻率檢測中的應用，微計算機信息，2004,20(2):76-77
[3] Toshiba Corporation, Semiconductor Technical Data (4N25)
[4]胡大可，MSP430系列超低功耗16位單片機原理與應用，北京航空航天大學(xué)出社，2000.6
[5]魏小龍，MSP430系列單片機接口技術(shù)及系統設計實(shí)例，北京航空航天大學(xué)出社，2002.11
[6] 梁源，MSP430單片機TIMER_A在產(chǎn)品設計中的應用，2001嵌入式系統及單片機國際學(xué)術(shù)交流會(huì )論文集
[7]張晞，MSP430系列單片機實(shí)用C語(yǔ)言程序設計，人民郵電出版社，2005.9
[8] 劉立群，基于MSP430單片機的超低功耗數據采集器設計，自動(dòng)化儀表，2005.4,26(4):30-31
[9] 劉玉宏，MSP430單片機C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程，微計算機信息，2003,19(10):56-57