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本文給出一種基于TMS320F2812(簡稱F2812)DSP的一種簡易測頻方法。該方法有效利用F2812的片內(nèi)外設(shè)事件管理器的捕獲功能，在被測信號的有效電平跳變沿捕獲計數(shù)，電路實(shí)現(xiàn)多靠軟件設(shè)置，運(yùn)算簡單，實(shí)時性好，測量精度高。

　　1 測量方法

　　常用的測頻方法主要有直接測頻法、直接測周法以及多周期測量法。直接測頻法雖在高頻段的精度較高，但在低頻段的精度較低，直接測周法則恰恰相反。多周期測量法是將被測信號和標(biāo)準(zhǔn)信號分別輸入到兩個計數(shù)器，其實(shí)際閘門時間不是固定值，而是被測信號周期的整數(shù)倍，因此消除了對被測信號計數(shù)時產(chǎn)生的±1 Hz的計數(shù)誤差，其精度僅與閘門時間和標(biāo)準(zhǔn)頻率有關(guān)。因此本設(shè)計采用多周期測量法作為具體的實(shí)施方案。

　　2 系統(tǒng)的設(shè)計

　　2．1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

　　硬件系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。被測信號首先經(jīng)過限幅放大、直流偏置、整形電路，變換為0～3．3 V的方波信號，然后再進(jìn)入DSP，利用其定時器和捕獲單元實(shí)現(xiàn)頻率的測量。測量完成后，一方面可由鍵盤設(shè)置相關(guān)參數(shù)通過LCD顯示測量結(jié)果，另一方面可通過RS一232傳送給PC機(jī)顯示測量結(jié)果。另外，為了提高系統(tǒng)的可靠性，增加了一個自我校準(zhǔn)電路，即在測量之前，可通過軟件設(shè)置產(chǎn)生1 MHz的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號，送到信號調(diào)理模塊的輸入端，檢測測量結(jié)果是否正確，從而達(dá)到自我校準(zhǔn)的目的。

　　本設(shè)計選用美國德州儀器公司(TI)的TMS320F2812?DSP作為核心處理單元。F2812是TI公司近幾年推出的高速、高精度的工業(yè)控制DSP芯片。它運(yùn)算速度快，工作時鐘頻率達(dá)150 MHz，指令周期可以達(dá)到6．67 ns以內(nèi)，低功耗(核心電壓1．8 V，I／O口電壓3．3 V)。它采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)大的操作能力；外圍設(shè)備包括3個32位的CPU定時器，16通道的12位A／D轉(zhuǎn)換器，串行外圍接口(SPI)，2個串行通信接口(SCI)等。其片內(nèi)外設(shè)時間管理器含有2個模塊(EVA和EVB)，每個模塊都包括2個通用定時器，3個全比較／PWM單元，3個捕獲單元和 1個正交編碼脈沖電路。本設(shè)計主要利用EVA中的2個通用定時器(T1和T2)，2個捕獲單元(CAPl和CAP3)，EVB中的1個通用定時器 (T3)。具體測量原理如圖2所示。

　　首先設(shè)定T3比較值(預(yù)置閘門時間為0．012 8 s)，設(shè)定T1的比較值為1，使能CAPl。然后使能T1，當(dāng)其接收到一個整周期的被測信號時即可產(chǎn)生比較輸出，同時產(chǎn)生比較中斷，讀取CAPl的棧值 (即T2的初值t2_1)，清T1、T2上溢次數(shù)，使能CAP3和T3。最后當(dāng)T3定時結(jié)束，借助于D觸發(fā)器在被測信號的下一個上升沿到來時，切斷T1的比較輸出，同時PDPINTA將被置位，然后記錄T1和T2的上溢次數(shù)tlofcount、t2ofcount，讀取CAPl的棧值(即T2的末值 t2_2)和CAP3的棧值(即T1的末值tl_2)。由所得數(shù)據(jù)計算頻率，禁止T1、T2、CAPl和CAP3。頻率計算公式為：

　　注意：CAPl的捕獲時基為T2，CAP3的捕獲時基為T1，標(biāo)準(zhǔn)頻率信號為150 MHz時鐘頻率的8分頻。

　　2．2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

　　主監(jiān)控程序是整個軟件系統(tǒng)的總調(diào)度程序，它控制著程序的有序運(yùn)行。系統(tǒng)在上電或復(fù)位后，主程序先調(diào)用各模塊的初始化子程序，主要包括GPIO初始化、PIE初始化、EV初始化和SCI初始化。系統(tǒng)初始化完成之后，主程序啟動CPU_Timer0，使能 T1、T2的上溢中斷，啟動CAPl，設(shè)置T1的比較值為1，等待T1CINT置位，開始測量頻率。為減小測量過程中產(chǎn)生的隨機(jī)誤差，所測結(jié)果均取平均值。利用CPU_Timer0產(chǎn)生一定的時間段(O．6s)。該時段結(jié)束后(CPU_TimerO中斷標(biāo)志位置位)，即對該段時間段內(nèi)記錄的測量結(jié)果求均值。此時，如果查詢到上位機(jī)發(fā)出接收請求，則傳送相應(yīng)數(shù)據(jù)至PC顯示。然，后，重新初始化定時器和捕獲單元，進(jìn)入下一輪測量。主監(jiān)控程序流程如圖3所示。

　　測頻的部分源代碼如下：

　?? 3 誤差分析及測試結(jié)果

　　3．1 量化誤差

　　設(shè)被測信號的頻率為Fx，其真實(shí)值為Fxe，標(biāo)準(zhǔn)頻率為Fs，在一次測量中，預(yù)置閘門時間為T′，Tpr為實(shí)際閘門時間，被測信號計數(shù)值為Nx，標(biāo)準(zhǔn)頻率信號計數(shù)值為Ns。

　　Fx計數(shù)的起停時間是由該信號的上升沿觸發(fā)的，在T′時間內(nèi)對Fx的計數(shù)Nx無誤差，對Fs的計數(shù)Ns假設(shè)相差N個脈沖，即|△et|≤n。

　　由于Fx／Nx=Fs／Ns，F(xiàn)xe／Nx=Fs／(Ns+△et)，根據(jù)相對誤差公式有：

　　因此可以得到以下結(jié)論：

　　①相對測量誤差與被測信號的頻率無關(guān)。

　?、谠龃骉′或者提高Fs，可以增大Ns，減少測量誤差，提高測量精度。本設(shè)計方案中，預(yù)置閘門時間限定了最低的測量精度。

　　③誤差分析中的n，主要由硬件切斷T1PWM所需要的時間決定，為一個小整型常數(shù)。若預(yù)置閘門時間Tpr=O．012 8 s，則

　　即使n取不為l的小整型常數(shù)，仍可以使得精度維持在十萬分之一以內(nèi)，并且可以隨著預(yù)置閘門時間的適當(dāng)延長，得到進(jìn)一步的提高。

　　3．2 測量的原理誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差

　　本測量原理類似多周期同步測量原理，主要的原理誤差來自測量即將結(jié)束時，由D觸發(fā)器產(chǎn)生低電平跳變來切斷T1PWM，從而使其產(chǎn)生由CAPl和CAP3同時捕獲上升沿的跳變。這段時間主要是由D觸發(fā)器的反應(yīng)時間決定。在測量過程中，針對這部分誤差，可以通過適當(dāng)增加預(yù)置閘門的時間來克服，同時考慮到DSP 內(nèi)部高速的時鐘頻率，這并不會明顯地增加測量耗時，但卻達(dá)到了弱化此誤差的影響、增加測量精度的目的。

　　標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差為△Fs／Fs。因為晶體的穩(wěn)定度很高，標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差可以進(jìn)行校準(zhǔn)，并且已將DSP內(nèi)部的高速時鐘頻率進(jìn)行了適當(dāng)?shù)姆诸l，所以相對于量化誤差，校準(zhǔn)后的標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差可以忽略不計。

　　3．3 測試結(jié)果

　　用函數(shù)信號發(fā)生器(型號為Tektronix AFG3010；精度為O．000 1％)產(chǎn)生方波信號，用設(shè)計的頻率計測出頻率，求出誤差。本測頻系統(tǒng)的測量精度可達(dá)到O．01％。根據(jù)誤差分析可知，系統(tǒng)的最大誤差發(fā)生在預(yù)置閘門時間正好填充了整數(shù)個被測信號時，即頻率為78．125 Hz或者其整數(shù)倍時，所以選擇這些點(diǎn)進(jìn)行測試。實(shí)際的測試數(shù)據(jù)如表1所列。

　　4 結(jié)論

　　本文著重分析了數(shù)字頻率計的設(shè)計方案、硬件組成，以及采用Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)通信的軟件設(shè)計。特點(diǎn)有：

　?、僭陬l率測量原理方面，由于采用了多周期測量原理，消除了對被測信號計數(shù)時產(chǎn)生的±1個計數(shù)誤差，其精度僅與閘門時間和標(biāo)準(zhǔn)頻率有關(guān)，克服了傳統(tǒng)的測頻法或測周法的不足，實(shí)現(xiàn)了寬量程、高精度的頻率測量。同時由于預(yù)置閘門時間的存在，保證了當(dāng)被測頻率在各頻段之間來回切換時，系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，跟隨性能好。

　　②在系統(tǒng)的總體設(shè)計方面，充分利用了F2812 DSP的內(nèi)部資源，即使用事件管理器中的定時器、捕獲單元完成頻率的測量；使用PWM的輸出實(shí)現(xiàn)自檢電路的設(shè)計；使用串口通信模塊完成上位機(jī)和下位機(jī)的通信。在測量結(jié)果的顯示方面利用RS232，通信協(xié)議采用Modbus協(xié)議，實(shí)現(xiàn)下位機(jī)和上位機(jī)的通信，將測量結(jié)果在上位機(jī)中顯示出來。

　　本文只探討了如何對單路信號進(jìn)行頻率測量，而對于多路信號，可先使其經(jīng)過一個與門，通過軟件判斷哪一路信號，然后再運(yùn)用本設(shè)計方法進(jìn)行測量。針對這種情況所產(chǎn)生的誤差問題還需作進(jìn)一步的探討，本文只給出初步的探索。

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請問有TMS320F2812DSP的例程分享嗎？

小弟新學(xué)DSP，哪位前輩有TMS320F2812DSP的例程？麻煩給發(fā)一份，感激不盡，謝謝了。QQ郵箱1003493089@qq.com

2019-02-25 06:35:19

采用AT89S52設(shè)計的數(shù)字頻率計

　　本文通過運(yùn)用單片機(jī)AT89S52，Proteus仿真軟件以及Kell仿真軟件的相關(guān)知識，成功地實(shí)現(xiàn)了數(shù)字頻率計的設(shè)計。綜合調(diào)試結(jié)果表明，本文提出的設(shè)計與傳統(tǒng)測頻系統(tǒng)相比，具有體積小、成本低、低功耗、精度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種測量電路。

2021-02-04 07:49:11

數(shù)字頻率計測頻率的基本原理

了解數(shù)字頻率計測頻率與測周期的基本原理；熟練掌握數(shù)字頻率計的設(shè)計與調(diào)試方法及減小測量誤差的方法。[重點(diǎn)與難點(diǎn)]重點(diǎn)：數(shù)字頻率計的組成框圖和波形圖。難點(diǎn)：

2008-12-01 14:36:48

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基于FPGA的數(shù)字頻率計的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

介紹了一種運(yùn)用FPGA開發(fā)軟件Quartus II設(shè)計的數(shù)字頻率計。該數(shù)字頻率計的1 Hz～1 MHz輸入被測脈沖信號具有頻率測量、周期測量、脈寬測量和占空比測量等多種用途，其測試結(jié)果由3 只

2009-03-17 10:31:31

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基于TMS320F2812的數(shù)字頻率計

基于TMS320F2812的數(shù)字頻率計摘　要:采用多周期測量原理,即用標(biāo)準(zhǔn)頻率信號填充整數(shù)個周期的被測信號,從而消除了被測信號±1的計數(shù)誤差,其測量精度僅與門控時間

2010-04-30 15:26:55

簡易數(shù)字頻率計課程設(shè)計報告

簡易數(shù)字頻率計課程設(shè)計報告

2010-08-10 11:45:26

數(shù)字頻率計課程設(shè)計圖

數(shù)字頻率計電路圖包括了程序，PCB，原理圖。

2008-04-26 10:12:05

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數(shù)字頻率計電路圖

數(shù)字頻率計電路圖

2009-04-11 11:30:34

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數(shù)字頻率計電路圖

數(shù)字頻率計電路圖

2009-04-11 11:31:29

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數(shù)字頻率計設(shè)計

數(shù)字頻率計設(shè)計一、實(shí)驗?zāi)康?nbsp;

2009-06-22 08:40:04

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基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計的方案

基于單片機(jī)的數(shù)字頻率計的方案概述：設(shè)計一種以單片機(jī)AT89C51為核心的數(shù)字頻率計，介紹了單片機(jī)、數(shù)字譯碼和顯示單元的組成及工作原理。測量

2010-03-24 10:02:01

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八位150MHz數(shù)字頻率計的制作

八位150MHz數(shù)字頻率計的制作在制作高頻電路時，會經(jīng)常碰到頻率測量的問題，實(shí)際上頻率計(frequency counter)是一種比較容易自制的電子設(shè)備。以下將要制作的頻率計，其

2010-05-14 10:21:20

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數(shù)字頻率計

數(shù)字頻率計是一種基礎(chǔ)測量儀器，到目前為止已有30多年的發(fā)展史。早期，設(shè)計師們追求的目標(biāo)主要是擴(kuò)展測量范圍，再加上提高測量精度、穩(wěn)定度等，這些也是人們衡量數(shù)字頻率計的

2011-04-07 13:40:59

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設(shè)計簡易數(shù)字頻率計

頻率測量用途非常廣泛，高精度、寬量程的數(shù)字頻率計因而成為重要的測量儀器。簡易 數(shù)字頻率計 采用多周期測量原理，即用標(biāo)準(zhǔn)頻率信號填充整數(shù)個周期的被測信號，從而消除了被

2011-06-28 17:31:42

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基于DSP的數(shù)字頻率計設(shè)計

采用TMS320F2812 DSP芯片為控制單元，在無需任何門控器件控制的情況下，利用DSP 2812豐富的軟件資源實(shí)現(xiàn)了等精度測量。根據(jù)每個門閘時間內(nèi)高頻標(biāo)準(zhǔn)脈沖的個數(shù)與已知被測信號的個數(shù)，求

2011-09-19 18:03:42

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基于DSP2812設(shè)計的簡易數(shù)字頻率計

我們設(shè)計的簡易數(shù)字頻率計在未采用任何門控器件控制的情況下，在很寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了等精度頻率測量，0.5Hz~10MHz的范圍內(nèi)測量方波的最大相對誤差小于2e-6，測量正弦波的最大相對誤

2011-10-09 11:46:55

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數(shù)字頻率計的制作

數(shù)字頻率計是采用數(shù)字電路制做成的能實(shí)現(xiàn)對周期性變化信號頻率測量的儀器。頻率計主要用于測量正弦波、矩形波、三角波和尖脈沖等周期信號的頻率值。其擴(kuò)展功能可以測量信號的周期和脈沖寬度。通常說的，數(shù)字頻率計是指電子計數(shù)式頻率計。

2015-11-20 14:55:57

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