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            PIC單片機(jī)捕捉模塊的設(shè)計(jì)思路

            作者: 時(shí)間:2013-03-15 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
            單片機(jī)配置了兩個CCP(捕捉/比較/脈寬調(diào)制)模塊,即CCP1和CCP2。它們各白都有獨(dú)立的16位寄存器CCPR1和CCPR2。兩個模塊的結(jié)構(gòu)、功能、操作方法基本一樣,區(qū)別僅在于它們各自有獨(dú)立的外部引腳和特殊事件觸發(fā)器。CCP模塊的功能包括外部信號捕捉、內(nèi)部比較輸出以及PWM輸出,它往往與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器配合使用。

              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。

              · 捕捉方式是指檢測引腳上輸入信號的狀態(tài),當(dāng)信號的狀態(tài)符合設(shè)定的條件時(shí)(信號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)兩個值相等時(shí),產(chǎn)生中斷并驅(qū)動事先設(shè)定好的動作。

              · 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,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。

              測量對象為100~1000Hz的TTL電平信號,待測量的參數(shù)有:

              · 頻率,測量誤差小于0.1%;

              · 周期,測量誤差小于0.1%;

              · 脈沖寬度(高電平持續(xù)時(shí)間),脈沖寬度大于100μs,測量誤差小于1%;

              · 占空比,占空比的變化范圍為10%~90%,測量誤差小于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)信號的下一個上升沿來到時(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,則信號的周期T=(time3-time1)μS,信號頻率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,將各次測試的平均值作為最后的測量值。

              圖 頻率計(jì)設(shè)計(jì)原理示意圖

              如果需要測量的最高頻率為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個脈沖上升沿捕捉1次或每16個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,則可用分頻器對輸入頻率信號分頻處理后,再由CCP1引腳輸入。



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