数字频率计 - 图文

复位电路晶振电路模拟和数字间去耦电路STM32微处理器调试接口串口通信接口 图7 STM32F407最小系统框图

2、程序的设计

（1）程序功能描述与设计思路

1、程序功能描述

根据题目要求，软件部分实现对被测信号频率、有效电压值等的测量。 2、程序设计思路

被测信号通过定时器2的外部触发引脚，通过设置定时器2的从模式控制寄存器TIM2_SMCR的ETPS可将外部信号实现4分频；设置TIM2_SMCR的ECE使能外部时钟使能位，外部时钟输入为ETRF，设置SMS使触发输入TRGI为上升沿，TRGO重新初始化计数器，并且产生一个更新寄存器的信号。分频寄存器TIM2_PSC设置为0分频，TIM2_ARR设置16位计数器最大值为0xffff，当外部信号计数到0xffff时，会产生更新中断标志位UIF置1。

定时器2对TIM2_SMCR将触发输入TRGI设置为TIM4_TRGO，从控制器模式设置为复位模式/TRGI的上升沿初始化定时器。通过设置定时器2的比较捕捉寄存器1的CC1S为11，将IC1映射在TRC上，当TIM4溢出事件时，会触发定时器2将TIM2_CNT的值锁存到TIM2_CCR1中，并清除所有定时器的计数器。 （2）程序流程图

1、主程序流程图

中断优先级选择初始化频率测量模块初始化键盘接口取消息初始化显示接口分拣处理好消息？NY初始化系统时基将消息重新投递到消息队列尾部

2、中断子程序流程图

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备份定时器2状态寄存器定时器2更新中断标志位为1？N定时器2捕捉中断标志位为1？Y捕捉标志位清0Y更新中断标志清032位频率计数器加0x10000N退出中断服务程序定时器2更新中断标志位为1且TIM2_CCR1=0xffff？Y32位频率计数器给频率变量值N32位频率计数器家定时器捕捉寄存器1的值赋给频率变量值32位频率计数器清0投递消息，将频率处理函数地址和频率参数投递到消息队列中

四、测试方案与测试结果

1、测试方案

用数字万用表检测硬件电路连接和元器件的完好；通过软件不断的调试程序，并仿真测试，利用示波器测试信号发生器产生的信号，最后，硬件和软件联调，测量不同频率的信号，观测并记录数据。

2、测试条件与仪器

测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路与系统原理图完全相同，并且检查无误。硬件电路无虚焊。

测试仪器：信号发生器、数字电压表。

3、测试结果及分析

（1）测试结果(数据)

被测信号为三角波时，测量的数据如表1

表1

峰 值 50mV 频率 10Hz 100Hz 1KHz 1MHz 10MHz 40MHz 40MHz 12Hz 99Hz 998Hz 999.9KHz 9.999MHz 7

200mV 500mV 1V 12Hz 12Hz 12Hz 100Hz 100Hz 100Hz 1KHz 1KHz 1KHz 999.9KHz 999.9KHz 999.9KHz 9.999MHz 9.999MHz 9.999MHz 40MHz 40MHz 40MHz 被测信号为方波时，测量的数据如表2

表2

峰 值 20mV 100mV 500mV 1V 频率 10Hz 100Hz 1KHz 1MHz 10MHz 16Hz 12Hz 12Hz 12Hz 99Hz 100Hz 100Hz 100Hz 999Hz 1KHz 1KHz 1KHz 999.9KHz 999.9KHz 999.9KHz 999.9KHz 9.999MHz 9.999MHz 9.999MHz 9.999MHz 测试显示结果见附录1 （2）测试分析与结论

本次设计的数字频率计能够实现1Hz～40MHz范围内的频率测量，被测信号小于100Hz时，测量相对误差的绝对值较大，被测信号大于100Hz时，测量相对误差的绝对值小于10-4，且频率较高时，能够消除绝对误差。本次设计完成了题目的基本要求和发挥部分的部分要求。

五、总结

本设计采用STM32F407F407单片机作为主控芯片，它是一款高性能、低成本、低功耗的单片机，目前在许多有关单片机设计的问题中，得到了广泛的应用，在本次设计中使用STM32F407F407芯片可实现高精度频率的测量，也可减少外围器件的使用。经测试，本次所设计频率计的测量范围可达1Hz～100MHz，测量相对误差的绝对值不大于10 -4，可对有效值在50mV～1V之间的周期信号进行测量，也可对AB两路信号的时间间隔进行测量，且测量相对误差的绝对值不大于10-2 。所设计的频率计满足题目的要求。

六、参考文献

[1] Walt Jung．运算放大器应用技术手册[M]．北京：人民邮电出版社，2009． [2] 华成英，童诗白．模拟电子技术基础[M]．北京：高等教育出版社，2007． [3] 徐江丰,陈曦.相关计数法数字频率计的研究与实现[J].电子技术(上海),2003(4):16-18.

[4] 张志成.基于STM32F407单片机的频率计的设计[J].电子科技，2013(20):1-9.

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附录1：

STM32F407最小系统电路原理图

高频放大整形电路

E6R975110UC94R9851R95100R96100GNDC96104VCC104E1210UGNDC93104R93470KR101R10256010KR94220E1310UR99R10047010KGNDD64148220pC92C95103Q1123GNDP1C91D7414814104R922KK5441234U18TL714NCIN-IN+NCVCCNCOUTGND8765VCCVCCR10320KGNDGNVCCDU19A74LS04123U19B474LS04R1041KFNUBGNDGND7

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