求助：STC89C52 频率计读数偏低

w6955

longshort 发表于 2020-2-16 08:07
说一下STC的51系列单片机的适用情况。
１．在标称12MHz钟频下，计数器的最高计数频率是500KHz，这是性 ...

STC15系列单片机计数的最高频率接近时钟的二分之一，也就是说在12M频率下接近6兆，实际应该可以到4M没什么问题。我用24M时钟计数到8-10兆。试验的STC15单片机在等精度下可以做到万分之几的误差，计数到10Mhz没任何问题。

longshort

w6955 发表于 2020-2-16 08:33
STC15系列单片机计数的最高频率接近时钟的二分之一，也就是说在12M频率下接近6兆，实际应该可以到4M没什 ...

万分之几那就不叫误差了，对频率计那就是废品。

另外，STC的单片机是基于51的，还是建议您研究下基本结构。虽然定时器可通过设置到1个时钟周期工作，但仍然有许多不可知的因素影响计数准确性。

bobby_jack

回复各位坛友
谢谢各位坛友支招。
现在的情况是：我不会（水平关系）用不调用中断去连续计量频率，所以只能用定时器，每1秒种（用计数定时器2）计量一次100分频后的计数。碰到的问题是：
一，失步。随着中断处理程序的复杂失步会相对增加。我估计是因为计数器暂停工作的关系。
    解决的办法就是在最终结果上加成。因为加成率是固定的，对高低频到是一视同仁。
二，精度。或许是因为100分频（计数器1）的关系，计数器的最大精度只有100Hz。我曾试图把未分频前的信号直接引入计数器0（3-20MHz）并取其尾数，但因远超过89C52计数器的工作范围而失败。对此我完全无计可施。

看来正如#15所言，89C52本身并不合适做精确的频率计（特别是在结构简化的情况下）。相比之下，PIC16可能会更好些。

再次谢谢各位。

bobby_jack

对了，我还有一个想法，或许可以折衷解决部分问题。
即，一，用36MHz的外部晶振，二，用10分频。这样精度可达到 10Hz了（在15MHz以内）。
当然，只是想法而已。现在快递尚未完全正常，手里没有36MHz晶振，只能等。

bobby_jack

最新成果：
听坛友们的意见，或改用不关中断直接操作，或者在开中断取值后立即打开（效果几乎相同），果然失步大大减少。以5MHz晶振为例，在外购套件频率计（晶振测试仪）上显示5000.1，而在我自制的89C52频率计上为4999.9（在以前是4999.3）。中断处理程序的影响可见一斑。
对于尚存的误差，希望可以通过微调外部晶振电容的方法加以解决。
但对100Hz的精度尚未找到解决方法。

再次谢谢众多坛友的支招。

huanghua

建仪用时钟模块做计数闸门，否则51极难做出六万分之一精度的频率计。

peiguoqing

bobby_jack 发表于 2020-2-16 18:07
最新成果：
听坛友们的意见，或改用不关中断直接操作，或者在开中断取值后立即打开（效果几乎相同），果然 ...

建议LZ看看数据手册。我也是正在看。
前段时间，看了个51学习视频，当然不是stc的。但是板子上是stc89c52.

看的实在不想看了。根本与stc不是一码事。自己看看stc的数据手册，更明白一些，当然，添加的功能也不是一点半点的。

这个单片机可以6分频，而不是12分频fosc的机器指令。

对于12分频的机器周期；1us计数一次；这样65536，也就是定时器溢出一次，需要65.536ms；这样：如果计数655360位，就需要0.655s了。

也就是，再慢，计数6.55s的时候，才能计数6553600；同理推算，10s计数大约可以到10000000，10MHZ。分辨率是1HZ。

关于精度，参考STC89C52这些页面：

Mon51

采用定时器脉冲扑捉方式，可以提高精度。用STM32F205,工作频率高有32位定时器，测频更方便。51系列的单片机还是弱了。

Mon51

#include "Freq_Measure.h"


#define FREQ_DIV                        TIM_ExtTRGPSC_OFF //TIM_ExtTRGPSC_DIV4//TIM_ExtTRGPSC_OFF //TIM_ExtTRGPSC_DIV4                //ÉèÖÃƵÂʵÄÊäÈë·ÖƵϵÊý

static float Freq=0;
static unsigned int FREQ_DIV_K;                        //ÊäÈë·ÖƵϵÊýÖµ£¡
//*******************************************************************************************************
//STM32F205  pa0--ETR--tim2  µÄIO½Å¶¨Òå´¦Àí
void TIM2_ETR_IO_Init(void){
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
       
        RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
        RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);
        RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);
        RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE);
        //------------------------------------------------------------------------
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin         =        ETR_IN;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode         = GPIO_Mode_AF;
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd         = GPIO_PuPd_UP;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  /* GPIOA Configuration: PA.0(TIM2 CH1) */
  GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource0, GPIO_AF_TIM2);
}
//************************************************************************************************************
//¶¨ÒåTIM4 1ÃëÖÓ²úÉúÄÚ²¿¶¨Ê±´¥·¢
//*************************************************************************
//¼ÆË㶨ʱ²ÎÊý£¬ÓÃÓÚTim3,´«ÈëÒª¶¨Ê±µÄʱ¼ä£¬µ¥Î»ÊÇmÃë  ¶¨Ê±Æ÷µÄʱÖÓ±¶ÆµÆ÷2
//*************************************************************************
unsigned int Get_Timer_TIM4(float ms){
        unsigned int tick;
        RCC_ClocksTypeDef  RCC_Clocks;
        //---------------------------------------------------------------
        //ÏȼÆËã·ÖƵϵÊý£¡
        FREQ_DIV_K=1;
        if(FREQ_DIV        ==TIM_ExtTRGPSC_DIV2) FREQ_DIV_K=2;
        if(FREQ_DIV        ==TIM_ExtTRGPSC_DIV4) FREQ_DIV_K=4;
        if(FREQ_DIV        ==TIM_ExtTRGPSC_DIV8) FREQ_DIV_K=8;
        //---------------------------------------------------------------
        RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);
        tick=2*(RCC_Clocks.PCLK1_Frequency/TIM4_DIV/1000)*ms;//µÃµ½¼ä¸ô³£Êý£¡1000 ÊÇÃëµÄת»»£¬TIM4_DIVÊÇ·ÖƵϵÊý£¡
        return tick;
}
//*****************************************************************************
//²¶×½²âƵ
void TIM4_Config(void){
        TIM_TimeBaseInitTypeDef   TIM_TimeBaseStructure;
  NVIC_InitTypeDef                                   NVIC_InitStructure;
  /**************************** TIM4 Config ***********************************/
  /* TIM4 clock enable */
  TIM_DeInit(TIM4);
        TIM2_ETR_IO_Init();
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);  
  /* TIM4 Time base configuration */
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =TIM4_DIV-1;                                                //·ÖƵÊý£¬½µµÍƵÂÊ£¬½µµÍ¼ì²âµÄƵÂÊ£¡
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = Get_Timer_TIM4(MEASURE_ms);                //xxxºÁÃëɨÃèÒ»´Î£¡
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
  TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);
        TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE); //¶¨Ê±1ÃëÖжÏ
        //------------------------------------------------------------------------------------------------------
        //ÉèÖÃÖ÷¶¨ÊÇÊä³öµ½µ½TIM2
        /* Use the TIM4 Update event  as TIM4 Trigger Output(TRGO) */
  TIM_SelectOutputTrigger(TIM4, TIM_TRGOSource_Update);//ËͳöTIM4¸üÐÂʼþUEV×öΪ´¥·¢Êä³ö(TIM4_CR2¼Ä´æÆ÷µÄMMS=¡¯010¡¯)
  /* Enable the TIM4 Master Slave Mode */
  TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM4, TIM_MasterSlaveMode_Enable);//ÅäÖö¨Ê±Æ÷4ΪÖ÷ģʽ
  /* Enable and set EXTI Line0 Interrupt to the lowest priority */
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//µÚ2×飺×î¸ß2λÓÃÓÚÖ¸¶¨ÇÀռʽÓÅÏȼ¶£¬ºóÃæ2λÓÃÓÚÖ¸¶¨ÏìÓ¦ÓÅÏȼ¶£»
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;//rTIM4
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;//
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
  TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
}
//******************************************************************************************
//1000ºÁÃë ¶¨Ê±²éѯ£¡
void TIM4_IRQHandler_Lib(void){

        if(TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update) == SET){
                Freq=(float)TIM_GetCapture1(TIM2);
                Freq *=FREQ_DIV_K*(1000/MEASURE_ms);               
                TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update);  
        }                
}
//**********************************************************************************************************
// ³õʼ»¯TIM2  Ëü×÷ΪÍⲿÂö³å¼ÆÊýÆ÷£¬Í¬Ê±Ò²ÊÇÓÉTIM4 ÄÚ²¿´¥·¢¸´Î»¿ØÖƵĴӼÆÊýÆ÷
//**********************************************************************************************************
void  TIM2_Config(void){
TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
TIM_ICInitTypeDef                     TIM_ICInitStructure;
       
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
        TIM_DeInit(TIM2);       
        /*---------------------------- TIM2 Configuration ----------------------------*/
        /* Time base configuration */
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xffffffff;//fCK_PSC/(PSC[15:0]+1)¡£
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
        TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
        TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_ITR3);                                        //¶¨Ê±Æ÷2Ñ¡Ôñ¶¨Ê±Æ÷4»ñµÃÊäÈë´¥·¢(TIM2_SMCR¼Ä´æÆ÷µÄTS=011)
        /* Use the External Clock as TIM2 Slave Mode */
        TIM_SelectSlaveMode(TIM2, TIM_SlaveMode_Reset);                        //ÅäÖö¨Ê±Æ÷2ʹÓø´Î»Ä£Ê½(TIM2_SMCR¼Ä´æÆ÷µÄSMS=100)
        //--------------------------------------------------------------------------------
        //ÉèÖÃÍⲿÊäÈë: x·ÖƵ£¬ÉÏÉýÑØ£¬²»¹ýÂË£¡
        TIM_ETRClockMode2Config(TIM2,FREQ_DIV,TIM_ExtTRGPolarity_Inverted,0);
        //TIM_ITRxExternalClockConfig(TIM2,TIM_TS_ITR3);
        //----------------------------------------------------------------------------
        //TIM4-tigo  Í¬Ê±²úÉú TIM2µÄÊäÈëÆË×½
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_TRC;        //TIM_ICSelection_DirectTI;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0;                                                                                        //Fsampling=Fdts/4 N=8  Â˳ý32msµÄ¶¶¶¯
TIM_ICInit(TIM2,&TIM_ICInitStructure);
TIM_SetCounter(TIM2,0);
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
//-------------------------------------------------------------------------------------------
//³õʼ»¯ TIM2,TIM4.ETR
void FREQ_Measure_Init(void){
        TIM4_Config();
        TIM2_Config();
}
//---------------------------------------------------------------------------------------------
//µÃµ½ÆµÂÊÖµ
float Get_Freq_Value(void){
        return Freq;
}

Mon51

注释变成乱码？

tfyzwu

看贴学到东西了

fsj5098

这是我用stc单片机+数字计数器芯片做的等精度频率计

翌阳

用等精度方式来实现频率计，与闸门时间没关系了，闸门时间长，精度会更高，但频率与闸门时间的精度没关系。
是这样做，T1和T2做成外部计数，T1可以计输入信号的数，T2计标准时钟频率的数，T3用来做闸门时间计数。若是用51，闸门时间都可以用循环来实现。
开始，闸门关闭，T1,T2清0，然后闸门打开，T3计一秒，时间到闸门关闭，这个闸门要同时用外部器件控制输入信号和时钟频率的接入，用74HC00就可以了，两个一块控制，精度相当高。而闸门时间长点短点都没关系了，因为频率值是这样计算出来的：
频率=T1/T2*标准时钟频率。时钟频率可以用单片机的，也可以用另外一个。
想要更稳定，也可以用外部器件来实现闸门关闭时输入正好是一个整数周期（比如上升沿开始，上升沿结束）。或者想要得到小数点后的频率，可以10秒闸门（但你的标准时钟频率有小数点后的精度没？）。
只用T1，T2频率上不去，在计数器之前再用两个74HC393来先计数，然后用P1，P2来读入它们的值。
计算上用C语言，长整数计算，或者双精度浮点计算。整数计算要注意别溢出，弄点小技巧在里面。

有了单片机，很多事都好办了。