单片机测量方波的频率、占空比及相位差的方法
占空比测量方法范文
占空比测量方法范文占空比（Duty Cycle）是用来描述信号中高电平时占据的时间与一个完整周期的时间之比。
在电子领域，占空比非常重要，因为它可以描述一个信号的稳定性和功率特性。
在本文中，我们将介绍几种常见的占空比测量方法。
1.基于示波器的测量方法：示波器是电子工程师最常用的仪器之一，它可以用来观察和测量电信号的波形。
要测量占空比，首先将输入信号连接到示波器的通道上。
然后，通过调整示波器的水平和垂直设置，使得观察到一个完整的周期波形。
示波器通常带有一个自动测量功能，可以直接测量信号的占空比。
2.基于计时器的测量方法：计时器是一种可以测量时间间隔的仪器。
要测量占空比，可以使用一个计时器测量信号的高电平时间和周期时间，然后将高电平时间除以周期时间得到占空比。
计时器可以是硬件计时器，也可以是软件计时器（使用微处理器或微控制器）。
3.基于频率计的测量方法：频率计是一种可以测量信号频率的仪器，它可以计算出信号的周期时间。
要测量占空比，可以使用一个频率计测量信号的周期时间和高电平时间，然后将高电平时间除以周期时间得到占空比。
频率计通常可以在显示屏上直接显示出信号的占空比。
4.基于单片机的测量方法：单片机是一种集成了微处理器、存储器和输入输出接口的超大规模集成电路。
要测量占空比，可以使用单片机的定时器来测量信号的高电平时间和周期时间，然后将高电平时间除以周期时间得到占空比。
在代码中，可以使用计数器和捕获寄存器来实现占空比测量。
5.基于逻辑分析仪的测量方法：逻辑分析仪是一种可以观察和分析数字信号的仪器。
它可以实时显示信号的波形，并可以测量信号的占空比。
要测量占空比，将输入信号连接到逻辑分析仪的通道上，然后设置触发条件和采样速率，触发信号的上升沿或下降沿，并观察信号波形的高电平时间和周期时间。
总结起来，占空比测量可以通过示波器、计时器、频率计、单片机或逻辑分析仪等多种方法来实现。
选择合适的测量方法取决于具体的应用场景和仪器的可用性。
单片机测量方波的频率、占空比及相位差的方法
单片机测量方波的频率、占空比及相位差的方法1、 频率及占空比的测量如上图所示，当脉冲的上升沿来临时，将定时器打开；紧接着的下降沿来临时，读取定时器的值，假设定时时间为t1；下一个上升沿来临时关闭定时器，读取定时器的值，假设定时时间为t2。
t1即为1个周期内高电平的时间，t2即为脉冲的周期。
t1/t2即为占空比，1/t2即为频率。
C 语言程序如下：TH0=0; //定时器高位，初值设为0TL0=0; //定时器低位，初值设为0T0_num=0; //定时器溢出次数，初值设为0while(pulse); //pulse 为脉冲的输入引脚while(!pulse); //等待上升沿来临TR0=1; //打开定时器while(pusl1); //等待下降沿来临th1=TH0;tl1=TL0;num1=T0_num; //保存定时器值while(!pusl1); //等待上升沿来临TR0=0; //关闭定时器th2=TH0;tl2=TL0;num2=T0_num; //保存定时器值上升沿打开定时器 下降沿读取定时器值并保存 下一个上升沿关闭定时器，读取定时器值并保存2、相位差的测量测量相位差的电路如上所示，待测量的两路脉冲分别作为两个D触发器的时钟输入，两个D触发器的输入端D及S端都接高电平，第一个D触发器的输出接第二个D触发器的R端，第二个D触发器的互补输出端接第一个D触发器的R端。
从下面的波形图可以看出，第一个D触发器输出的脉冲信号的占空比乘以2π即为相位差。
这样就将测量两路方波信号的相位差转化为测量一路方波信号的占空比，就可以按照前面介绍的测量占空比的方法来测量了。
黄色的波形为脉冲1，蓝色的波形为脉冲2，红色的波形为相位差。
STM32单片机测量方波频率方法总结
STM32单片机测量方波频率方法总结一、测周法：通过一个方波的两个上升沿或下降沿触发中断，然后定时器计数，计数的总个数乘以计数单位时间即该方波的周期，具体可通过单片机输入捕获功能实现，以下为参考代码//输入捕获初始化函数void input_frequent_init(void) //采用TIM4的Channel_1通道作为输入捕获通道{//声明结构体变量，用来初始化定时器TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM4_TimeBaseInitStructure;TIM_ICInitTypeDef TIM4_ICInitStructure;NVIC_InitTypeDef TIM4_NVIC_InitStructure;/* 开启定时器4时钟 */RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE);TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1); //清除捕获和中断标志位TIM4_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 0xffff;//设定计数器自动重装值（设置为最大）TIM4_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1; //设置分频系数TIM4_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_C KD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_timTIM4_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_Cou nterMode_Up; //TIM向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM4,&TIM4_TimeBaseInitStructure);/ /根据结构体参量初始化定时器TIM4_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选择输入捕获的输入端，IC1映射到TI1上TIM4_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity _Rising; //设置为上升沿捕获TIM4_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelecti on_DirectTI; //映射到TI1上TIM4_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV 1; //配置输入分频，不分频TIM4_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00; //IC1F=000 0 配置输入滤波器，此处不滤波TIM_ICInit(TIM4, &TIM4_ICInitStructure); //初始化TIM 4通道1//中断分组初始化NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);TIM4_NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM4_IRQn;//打开TIM4的全局中断TIM4_NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPri ority=1; //抢占优先级配置为1TIM4_NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1; //响应优先级配置为1TIM4_NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能NVIC_Init(&TIM4_NVIC_InitStructure); //初始化中断TIM_Cmd(TIM4,ENABLE); //使能中断TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1, ENABLE ); //使能捕获和更新中断}需要注意的是，如果所测信号中存在尖峰干扰信号，则TIM4_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00; //IC1F=0000 配置输入滤波器，此处不滤波这一行应根据干扰信号的高电平时间来赋予合适的滤波器的值，具体计算方法参考芯片手册或自行百度。
最新AVR单片机占空比及频率测量学习笔记资料
信号占空比测量及频率计算测量信号频率只要得到信号的两个上升沿或者下降沿之间所用的时间即可。
占空比指一个信号高电平和这个信号周期时间的比值，测量信号占空比只需测量信号一下降沿和上升沿之间的距离即可。
测量边沿可以采用AVR单片机外部中断，中断可以设置成边沿触发，设置为上升沿触发或者下降沿触发。
同时启用一个定时器，用定时器的计数值取得相应的时间。
定时器初始化：只需将定时器打开，单片机晶振为16M时，AVR单周期及可计算定时器每曾一所用的时间。
例如用8分频时，每加1用时0.5us。
void Timer1_init(void){CLI(); //disable all interruptsTCNT1H = 0x00; //清零计数值TCNT1L = 0x00;TIMSK |=(1<<TOIE1); //开启溢出中断TIMSK |=(1<<TICIE1); //开启捕获中断TCCR1B = 0x82; //8分频，自增一用时0.5us，开启输入捕获噪声抑制SETBIT(TCCR1B,ICES1);//设置初始为上升沿捕获SEI(); //re-enable interrupts}在中断函数使用中需先将其初始化，设置为起始的上升沿触发中断，并且开启外部中断及总中断，此时如果外部有上升沿及可触发中断函数。
void INT0_Init(void){MCUCR=0x03;//上升沿触发中断GICR =0x40;//开启外部0中断SEI(); //开启总中断}在中断函数中，当有上升沿时，就可触发中断，在中断函数中有一标志位flag_Int，通过此标志位来判断是上升沿的中断还是下降沿产生的中断。
第一次进入中断后flag_int==0;读取定时器1高低位的数据，同时将中断的触发沿改为下降沿触发，然后将定时器值清零。
同时将flag_Int标志位置一，当信号变为下降沿时再次触发中断，此时进入flag_Int=1函数，此时读取定时器值，并将中断改为上升沿中断，此时即可计算（高电平时间=定时器数值*0.5us）将flag_Int=0，当边沿为上升沿时即可进入if(flag_Int==0)，此时读取的定时器时间，及Int_End 的值及为脉冲周期。
最新AVR单片机占空比及频率测量学习笔记资料
信号占空比测量及频率计算测量信号频率只要得到信号的两个上升沿或者下降沿之间所用的时间即可。
占空比指一个信号高电平和这个信号周期时间的比值，测量信号占空比只需测量信号一下降沿和上升沿之间的距离即可。
测量边沿可以采用AVR单片机外部中断，中断可以设置成边沿触发，设置为上升沿触发或者下降沿触发。
同时启用一个定时器，用定时器的计数值取得相应的时间。
定时器初始化：只需将定时器打开，单片机晶振为16M时，AVR单周期及可计算定时器每曾一所用的时间。
例如用8分频时，每加1用时0.5us。
void Timer1_init(void){CLI(); //disable all interruptsTCNT1H = 0x00; //清零计数值TCNT1L = 0x00;TIMSK |=(1<<TOIE1); //开启溢出中断TIMSK |=(1<<TICIE1); //开启捕获中断TCCR1B = 0x82; //8分频，自增一用时0.5us，开启输入捕获噪声抑制SETBIT(TCCR1B,ICES1);//设置初始为上升沿捕获SEI(); //re-enable interrupts}在中断函数使用中需先将其初始化，设置为起始的上升沿触发中断，并且开启外部中断及总中断，此时如果外部有上升沿及可触发中断函数。
void INT0_Init(void){MCUCR=0x03;//上升沿触发中断GICR =0x40;//开启外部0中断SEI(); //开启总中断}在中断函数中，当有上升沿时，就可触发中断，在中断函数中有一标志位flag_Int，通过此标志位来判断是上升沿的中断还是下降沿产生的中断。
第一次进入中断后flag_int==0;读取定时器1高低位的数据，同时将中断的触发沿改为下降沿触发，然后将定时器值清零。
同时将flag_Int标志位置一，当信号变为下降沿时再次触发中断，此时进入flag_Int=1函数，此时读取定时器值，并将中断改为上升沿中断，此时即可计算（高电平时间=定时器数值*0.5us）将flag_Int=0，当边沿为上升沿时即可进入if(flag_Int==0)，此时读取的定时器时间，及Int_End 的值及为脉冲周期。
单片机 方波判断
单片机方波判断单片机是一种微型计算机，它可以完成特定的控制任务。
方波是一种特殊的信号波形，非常常见。
在许多单片机应用中，需要对方波进行判断和处理。
那么，如何使用单片机判断方波呢？判断方波的原理比较简单，就是通过检测信号的高低电平变化来进行判断。
首先，需要将方波信号输入到单片机的IO口上。
接着，通过编写程序来检测IO口上信号的高低电平变化，以此来判断方波。
下面，我们以STM32单片机为例，介绍具体的方波判断方法。
1. 初始化IO口在使用IO口前，需要对其进行初始化。
具体步骤如下：①打开GPIO外设时钟，例如：```c++RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE); // 打开GPIOB时钟```② 初始化IO口的模式和速率，例如：```c++GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; // GPIOB0引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN; // 输入模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_High_Speed; // 高速模式GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; // 推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN; // 下拉电阻GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIOB0```上述代码中，我们将GPIOB0引脚初始化为输入模式，同时设置了下拉电阻。
这样，当引脚上没有信号输入时，它的电平就会被拉低，以避免误判。
2. 判断方波当IO口初始化完成后，就可以开始判断方波了。
在STM32单片机中，IO口的状态可以通过读取其寄存器的值来获取。
占空比测量原理
占空比测量原理一、概述占空比测量是电子工程中常用的一种测量方法，用于测量信号的高电平时长与周期间隔的比值，常用于脉冲调制、PWM调光等应用中。
本文将深入探讨占空比测量的原理，包括其定义、测量方法、应用等。
二、占空比定义占空比（Duty Cycle）指的是信号在一个周期中的高电平时长占整个周期的比例。
一般以百分比来表示，例如50%的占空比表示信号的高电平时间等于周期的一半。
占空比的取值范围在0%到100%之间，其中0%表示低电平占主导，100%表示高电平占主导，50%表示高低电平时间相等。
三、占空比测量方法占空比的测量主要有以下几种方法：1. 频率测量法频率测量法是一种直接测量占空比的方法。
步骤如下： 1. 使用频率计测量信号的周期，记为T。
2. 使用占空比计算公式：占空比 = 高电平时间 / T * 100%。
2. 电压积分法电压积分法是一种间接测量占空比的方法。
步骤如下： 1. 将信号通过电阻电容滤波电路，使其转换成直流电压。
2. 将滤波后的信号输入到积分电路中，得到信号的积分值。
3. 使用示波器观察信号的波形，根据积分值计算占空比。
3. 时钟周期测量法时钟周期测量法是一种数字信号测量占空比的方法。
步骤如下： 1. 计算时钟周期的总数目N。
2. 统计高电平的持续时间，记为M。
3. 占空比 = M / N * 100%。
四、占空比测量应用占空比测量在许多电子设备和系统中都有广泛的应用，下面列举了一些常见的应用场景：1. 脉冲调制在脉冲调制中，占空比用于控制脉冲的宽度，从而实现对信号的调制。
例如，在脉冲宽度调制（PWM）中，通过改变占空比来控制LED的亮度。
2. PWM调光占空比也广泛应用于PWM调光技术中。
通过改变占空比，可以控制LED灯的亮度，实现调光的功能。
3. 电机控制在电机控制中，占空比可以用来控制电机的转速。
通过改变占空比，可以调整电机的驱动电压和电流，从而控制转速和力矩。
五、结论占空比测量是电子工程中常用的一种测量方法，用于测量信号的高电平时长与周期间隔的比值。
单片机课程设计-频率相位表
一、 设计原理 （一）测频原理分析频率测量的常用方式有直接测频法、测周法和等精度测量法。
1.1 直接测频法：在确定的闸门时间T 内，利用计数器对待测信号进行计数，根据所得计数值N ，由公式/x f N T =计算出被测脉冲的频率。
1．2 测周法：以待测信号为门限，已知频率M 的高频脉冲为标频，用计数器记录在此门限内标频的脉冲数N ，由公式/x f M N =得待测信号频率。
1.3 等精度测频法（相关计数测频法）此方法和测周法很相似，但其测量时间并不是被测信号的一个周期，而是人为设定的一段时间。
闸门的开启和闭合由被测信号的上升沿来控制，测量精度与被测信号频率无关，因此可以保证在整个测量频段内的测量精度保持不变。
在这里，同时使用两个计数器分别对待测信号x f 和频标信号m f 在设定的精确门内进行计数，x f 的上升沿触发精确门。
若两个计数器在精确门内对x f 和m f 的计数值分别为M 和N,则待测信号的频率为：x m Mf f N=。
方案比较与选择：（1） 直接测频法电路结构简单，软件易于实现，较适合于高频信号的测量，但对低频信号的测量的精度很低。
（2）测周法：当被测信号频率较低时，用此方案可获得较高的精度，而当被测频率过高时，由于测量时间不够，导致精度较低。
（3）等精度测量法要求提高较高的时钟频率作为频标信号，对微处理器的处理速度有较高的要求。
方案选择：由于在本课设中使用的是MCS-51单片机，八位处理器，所测信号频率多在低频可以获得较高的精度，所以，选择方案二：测周法。
具体实现方法是：定时器T0工作在定时模式，选择工作方式1，16位定时器，初值为0，则在单片机时钟频率f=12MHz的前提下，每执行一条机器周期的指令是1us，所以，利用门控位，gate=1时，定时器T0、T1的启动依靠TR0、TR1和外部中断的高电平。
当输入在外部中断0的被测脉冲由低电平到高电平时，触发定时器T0,T0开始计数，当被测方波由高电平转到低电平时，触发外部中断0，在外部中断0 服务程序中停止定时器0计数，此时T0的溢出次数为m,保存此时的TH0和TL0；则方波周期为：2(6553602560)=⨯⨯+⨯+，取其倒T m TH TL数即是被测方波的频率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
单片机测量方波的频率、占空比及相位差的方法
1、 频率及占空比的测量
如上图所示，当脉冲的上升沿来临时，将定时器打开；紧接着的下降沿来临时，读取定时器的值，假设定时时间为t1；下一个上升沿来临时关闭定时器，读取定时器的值，假设定时时间为t2。
t1即为1个周期内高电平的时间，t2即为脉冲的周期。
t1/t2即为占空比，1/t2即为频率。
C 语言程序如下：
TH0=0; //定时器高位，初值设为0
TL0=0; //定时器低位，初值设为0
T0_num=0; //定时器溢出次数，初值设为0
while(pulse); //pulse 为脉冲的输入引脚
while(!pulse); //等待上升沿来临
TR0=1; //打开定时器
while(pusl1); //等待下降沿来临
th1=TH0;tl1=TL0;num1=T0_num; //保存定时器值
while(!pusl1); //等待上升沿来临
TR0=0; //关闭定时器
th2=TH0;tl2=TL0;num2=T0_num; //保存定时器值
上升沿打开定时器 下降沿读取定时器值并保存 下一个上升沿关
闭定时器，读取
定时器值并保存
2、相位差的测量
测量相位差的电路如上所示，待测量的两路脉冲分别作为两个D触发器的时钟输入，两个D触发器的输入端D及S端都接高电平，第一个D触发器的输出接第二个D触发器的R端，第二个D触发器的互补输出端接第一个D触发器的R端。
从下面的波形图可以看出，第一个D触发器输出的脉冲信号的占空比乘以2π即为相位差。
这样就将测量两路方波信号的相位差转化为测量一路方波信号的占空比，就可以按照前面介绍的测量占空比的方法来测量了。
黄色的波形为脉冲1，蓝色的波形为脉冲2，红色的波形为相位差。