PIC單片機(jī)捕捉模塊的設(shè)計(jì)思路
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CCP模塊可工作在3種模式下：捕捉方式、比較方式和脈寬調(diào)制方式。
· 捕捉方式是指檢測(cè)引腳上輸入信號(hào)的狀態(tài)，當(dāng)信號(hào)的狀態(tài)符合設(shè)定的條件時(shí)（信號(hào)上升沿或下降沿出現(xiàn)時(shí)）產(chǎn)生中斷，并記錄當(dāng)時(shí)的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器值，當(dāng)CCP模塊工作在捕捉方式時(shí)，TMR1控制寄存器必須工作在定時(shí)器或同步計(jì)數(shù)方式下。
· 比較方式是指將事先設(shè)定好的值與定時(shí)器方式或同步計(jì)數(shù)方式下的值相互比較，當(dāng)兩個(gè)值相等時(shí)，產(chǎn)生中斷并驅(qū)動(dòng)事先設(shè)定好的動(dòng)作。
· 脈寬調(diào)制功能適用于從引腳上輸出脈沖寬度隨時(shí)可調(diào)的PWM信號(hào)，來實(shí)璣直流電機(jī)的調(diào)速、D/A轉(zhuǎn)換和步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)控制。
本設(shè)計(jì)應(yīng)用PIC16F877單片機(jī)的CCP模塊的捕獲工作方式進(jìn)行頻率計(jì)的設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)要求如下。
測(cè)量對(duì)象為100～1000Hz的TTL電平信號(hào)，待測(cè)量的參數(shù)有：
· 頻率，測(cè)量誤差小于0.1％；
· 周期，測(cè)量誤差小于0.1％；
· 脈沖寬度（高電平持續(xù)時(shí)間），脈沖寬度大于100μs，測(cè)量誤差小于1％；
· 占空比，占空比的變化范圍為10％～90％，測(cè)量誤差小于1％。
頻率計(jì)的設(shè)計(jì)原理如下。
在t1時(shí)刻之前把CCP1設(shè)置為捕捉脈沖上升沿。當(dāng)信號(hào)上升沿到來時(shí)，產(chǎn)生CCP中斷，在中斷服務(wù)程序中捕捉該時(shí)刻TMR1寄存器中16位的值time1，將CCP1設(shè)置為捕捉脈沖的下降沿。
當(dāng)該信號(hào)下降沿到來時(shí)，產(chǎn)生CPP中斷，在中斷服務(wù)程序中捕捉該時(shí)刻TMR1寄存器中16位的值time2，而后再把CCP1設(shè)置為捕捉脈沖的上升沿。
當(dāng)信號(hào)的下一個(gè)上升沿來到時(shí)，又產(chǎn)生CCP中斷，在中斷服務(wù)程序中捕捉此刻TMR1寄存器中的16位的值time3，則信號(hào)的周期T=（time3-time1）μS，信號(hào)頻率f=1/T，脈沖寬度P＝（time2－time1）μS，占空比D＝P／T×100％。
考慮到CCP捕捉方式可能發(fā)生的最大誤差為±1μs，為滿足誤差要求，可把上述過程多進(jìn)行幾次，將各次測(cè)試的平均值作為最后的測(cè)量值。
圖 頻率計(jì)設(shè)計(jì)原理示意圖
如果需要測(cè)量的最高頻率為1000Hz，周期只有1000μs，且占空比的變化范圍為10％～90％，則高低電平持續(xù)的最短時(shí)間都為100μs，可以有充分的時(shí)間執(zhí)行中斷服務(wù)程序。
如果實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)兩次捕捉中斷的時(shí)間間隔小于1次中斷服務(wù)時(shí)間，則可以通過適當(dāng)設(shè)置寄存器CCPICON的值，使CCP模塊每4個(gè)脈沖上升沿捕捉1次或每16個(gè)脈沖上升沿捕捉一次，這樣兩次中斷的時(shí)間間隔就增大了。如果還不能達(dá)到要求，則可用分頻器對(duì)輸入頻率信號(hào)分頻處理后，再由CCP1引腳輸入。
評(píng)論