基于STM32的频率计设计.docVIP

嵌入式系统课程设计

项目8：基于STM32的频率计设计

组长姓名

成员1姓名

成员2姓名

成员3姓名

院系

班级

完成日期2020-12-08

目录

TOC\o1-3\h\z\u目录 ii

1.设计要求 3

2.设计方案 3

2.1设计思路 3

2.2系统框图 3

3.硬件设计 4

3.1硬件设计思路图 4

3.2电压比较器硬件原理图 4

3.3STM32板子原理图 5

3.4TFT显示器原理图 6

3.5硬件功能 7

4.软件设计 7

4.1软件框图 7

4.2程序算法 8

4.2.1输入捕获 8

4.2.2彩屏驱动程序 11

4.2.3主函数程序设计 11

5.作品测试 14

5.1实物及测试图 14

5.2测试误差 15

6.附录 16

6.1主函数程序 16

6.2捕获检测函数 20

设计要求

项目8：基于STM32的频率计设计

功能

利用STM32的外部捕获功能，对输入信号的周期或者频率进行测量，最后将信号频率显示在液晶上

主要器件

STM32f103开发板

液晶

主要成员

组长：

成员1：

成员2：

成员3：

图1-1设计要求

设计方案

设计思路

根据项目要求，利用STM32的外部捕获功能对输入信号的上升沿或下降沿进行捕获并计时，从而得到输入信号的周期，频率和占空比等信号的基本信息。

由于STM32输入捕获功能只能检测方波，因此需要在输入端设计一个输入信号整形电路，由实验室现有芯片MCP6002实现，通过该芯片将不同波形的信号整形到方波信号。

系统框图

图2-1系统框图

输入信号输入到整形电路入口，利用电压比较器原理将不同信号（正弦波、三角波）整形成方波信号，不考虑整形电路的开关频率问题。工作电压以及电压比较器的基准电压由STM32板子提供，最终信号输出由TFT彩屏ILI9481显示。

硬件设计

硬件设计思路图

图3-1硬件框图

不同信号输入给MCP6002芯片，用到MCP6002芯片中的一个电压比较器，基准电压由单片机给电位器，电位器可调节基准电压。最终输出可供STM32检测的方波。

电压比较器硬件原理图

图3-2波形整形电路

MCP6002中4位为接地管脚，8位为供电管脚；IN-+分别为电压比较器的阳极和阴极，OUT为输出端；有A和B两个比较器。输出端接单片机的PA0管脚，也是TIM5_CH1的完全重映射管脚。

STM32板子原理图

图3-3-1STM32核心图

由普中科技提供的板子核心原理图，可从其中找出PA0管脚。下面两部分为TFT的显示模块，由于板子提供启动及接口，因此不需要过多研究。

图3-3-2板载TFT显示屏接口

TFT显示器原理图

图3-4显示屏原理图

硬件功能

其中MCP6002芯片电压由板载电压供电，可调电阻调整基准电压；信号输出接STM32F103ZE的PA0管脚；MCP6002的5号管脚为信号输入管脚。

其主要作用是将基准电压和信号电压比较；若信号电压大于基准电压，则输出高电平；若信号电压小于基准电压则输出低电平。

MCP6002输出管脚接10k电阻，以防反接击穿。

采用TFT彩屏显示，用黑色字迹作为固定单位，红色字迹作为信号的数字输出。

软件设计

软件流程图

图4-1软件框图

单片机工作开始，检测信号输入，当信号输入到高电平，打开TIM5中断，记录时间，设置下降沿检测，当检测到下降沿时，获取一次TIM5的数值作为高电平时间，在次设置上升沿检测，当触发中断，获取一次TIM5数值之后清零TIM5的定时器，将其作为整个周期的时间。随后隔一个周期再次进行检测。

程序算法

输入捕获

这些数据主要依靠STM32的输入捕获功能得到，其原理比较简单，在输入捕获模式下，当相应的ICx信号检测到跳变沿后，将使用捕获/比较寄存器(TIMx__CCRx)来锁存计数器的值。简单的说就是通过检测TIMx_CHx.上的边沿信号，在边沿信号发生跳变(比如.上升沿/下降沿)的时候，将当前定时器的值(TIMx_CNT)存放到对应的通道的捕获/比较寄存(TIMx_CCRx)里面，完成一次捕获。同时还可以配置捕获时是否触发中断/DMA等。下面我们以输入捕获测量脉宽为例，通过一个简图来介绍输入捕获的工作原理，如图所示

图4-2-1-1输入捕获原理图

通过STM32