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频率计数器技术

一个简单的频率计数器测量频率 通过在定义的时间内计算输入信号的边缘数 time (T).

更复杂的方法是  互惠数计数.

频率被定义为（事件数）/（以秒为单位） and measured in Hz.

使用1秒门时间（t）进行计算琐碎 直接读取边缘计数器的频率。

为高达65.536khz的频率进行频率计数器很容易 PIC芯片中的计数器可倒入65535，而不会溢出。

最多65.535khz你所做的就是等待1秒钟而计数 累积，读取值并显示它。它将是赫兹的频率。 超过65.536khz，您必须监控溢出值 同一等 time 做出准确的延迟时间（t）。

注意：使用1秒测量期结果 频率计数计数值是频率的直接测量 没有进一步处理。这也意味着测量结果被解析为1Hz。 （使用T = 0.1s的同时，增加T到10s将在0.1Hz上解析为 10Hz).

水晶振荡器

对于以下项目晶体振荡器（其中） 微控制器）用作时基。在这些项目中测量t （设置在一秒）是通过执行需要设定的延迟来进行的 machine cycles.

使用4MHz振荡器提供1MHz的机器循环（一个时期 1US）从大多数情况下使计算和设定时间延迟相当容易 PIC指令在一台机器周期中执行。所以执行1,000,000的这些 循环延迟为1秒钟。

频率计数器准确性

频率计数器的准确性取决于精度 驾驶微控制器的水晶。

PPM计算

这在ppm或百万分之之间指定。其实 相当简单：为4MHz水晶迈出±50ppm的例子。错误那个 晶体可能有（假设晶体被加载正确 电容）将在范围内：

最大可能误差4MHz +（4MHz x 50 x 1e-6）= 4.0002e6
最大可能误差4MHz - （4MHz x 50 x 1e-6）= 39998e6

所以晶体可以在任何频率之间振荡 4000200Hz和3999800Hz。请注意，此频率可以改变（有点） 改变晶体上的装载电容i.e.您可以校准它。

延迟时间是上面的重要测量 FOSC / 4）的水晶为PIC芯片的循环时间（名义上是1MHz） have:

最大循环时间：1 /（1.00005E6）或1 /（1MHz + 50ppm）
最小循环时间：1 /（0.99995E6）或1 /（1MHz - 50ppm）

乘以1E6给出1秒的时间给出延迟 time

最小延迟时间：1E6 /（1.00005E6）0.99995s或（1s - 1s x 50ppm） seconds.
最大延迟时间：1E6 /（9.9995E6）1.00005s或（1s + 1s x 50ppm）秒。

所以你不'T必须计算所有中间步骤 直接使用ppm值。

注意：如果您有更多的参考振荡器 比频率计数器项目中使用的晶体准确，然后您可以 校准项目晶体。您可以通过调整变量来执行此操作 读取时晶体振荡器电路一侧的电容器 显示输出频率。如果你不'T有一个参考，然后使用固定的 电容器为水晶提供正确的并联负载电容 use.

常见的晶体

常用晶体具有±30ppm的PPM规格 到±50ppm（百万分之一的错误），但你可以用ppm购买晶体 ±20ppm。 ppm值越小（误差越小）更准确 您可以测量频率。

看水晶

注意：除非您，否则温度系数约为±50ppm 使用温度系数为0.034的钟表晶体 ±0.006ppm /ºC。如果温度不会改变，那么这将不会 影响精度e.g.在建筑物中控制的温度或 手表佩戴的地方，即你的体温充当温度 controller!

非常精确的水晶 

还有另外两个准确的系统通常非常昂贵， 当然，对于极端准确性要求，这些费用更多的钱（并使用更多 电力，占用更多空间）。

TCXO

温控晶体振荡器

这些只是位于热源和传感器旁边的晶体，以试图和 保持相对恒定的温度 - 密封在包装中。

ocxo.

烤箱控制晶体振荡器

因为它们如此准确，所以使用了不同的测量即，而不是 PPM（百万分之一）他们使用（PPB）百亿零件。

他们使用腔室被加热到恒定的温度，无论如何 外部温度并允许内部的电子（和晶体）操作 最准确的输出可以使用水晶。

因此，ocxos非常昂贵。

要注意的参数是热身时间（因为它包含一个加热器 需要几分钟才能达到正确的温度）因此设备可以 不要立即使用，你打开它。

晶体振荡器精度的比较

类型	准确性（PPM / PPB）	准确性	老化/ 10 Year	老化/ 10年
水晶	10ppm-100ppm.	10-5 - 10-4	10-20ppm.	10x10-6
TCXO	1ppm	10-6	3ppm	3x10-6
ocxo. 5-10MHz.	0.02ppm. (20ppb)	2x10-8	〜0.2ppm（200bpp）	0.2x10-6
ocxo. 15-100MHz.	0.5ppm (500ppb)	5x10-7	~10ppb	1x10-8
铷原子	1x10-6PPM（0.001ppb）	10-12	0.005ppm（5ppb）	5x10-9

资源 维基百科

注意：您还将遇到另一个参数：老化描述了 由于老化组件，随着时间的推移而变化。还有漂移 时间。它可以得到非常复杂和冒险这个网站（febo.com.） 已 有关频率稳定性方面的有用信息。

注意：新的超准确OCXO可从 IQD （±0.2ppb ocxo）即100倍优于上述正常精度。

还有其他方法可以将准确的时钟变成电路。用一个 属于别人：

• 从GPS单元中得出时钟。
• 从无线电源获得时钟。 WWVB，MSF，DCF77等

频率计数器要求

有两个要求 

1. 计算输入事件（边缘）。
2. 测量时间。

计算事件 

定时器1是频率测量（计数边缘）的理想选择 它用作16位计数器，直接从端口占用 pin. 

如果Timer 1不可用，则可以使用计时器0。唯一的 区别在于Timer0是8位计数器（增强到18F中的16位 parts).

计时器的最大计数是65535，还有一个计数 设置溢出标志（计时器再次读取零）。计算 溢出次数给出了65536的倍数并读取值 TMR1最终将提供总边缘计数 measurement - T.

测量时间

有两种方法可以测量时间。

1. 使用中断。
2. 代码中的延迟。

中断

LCD频率计数器的当前设计使用定时器1作为事件 计数器和计时器0作为时间计数器。使用LCD提供了相当容易的 以高级语言显示结果的方式通常包括驱动程序 LCD。使用LCD不需要任何特殊技术，它可以是 updated quickly.

它可以工作，只要你不一样'错过了一个事件（对Timer1不是太快的中断 - 但它可以处理相当快的信号）。由于溢出是16位 无论如何，定时器实际中断到处理器都很慢。

使用256溢出（定时器0）使用1MHz内部时钟计算时间 那不是太快。

你可以找到 液晶 柜台项目在这里。

延误

不建议使用此方法，但它确实有效。由于处理器需要一个 每个指令的定义时间您可以创建所需的任何延迟。

如果您创建了一秒钟的延迟，那么内部的事件数量 该延迟将是Hz中的频率。您可以看到设计中使用的此方法 在使用16F84的Web上（只有1个定时器 - timer0）。另见 7SEGUNTION显示驱动器和频率计数器。

第二个项目使用几个七个段显示提供 一个8位数的输出到驱动器更复杂，但它更加复杂 比LCD显示屏令人满意。

你可以找到 七 段LED计数器项目在这里。

要在多个7段上显示数字，请显示您依赖的 视力持久性（一种描述你的眼睛如何感知光线）。

使用单个7段显示，您可以所有 直接连接到微控制器，您需要共8个 连接，具有2个段，您需要16个连接，以及8个段 need 64 connections.

显然大多数微控制器都不't有64个引脚，所以你需要 a different method.

答案是使用多路复用，这是一种回收方式 别针。所有七个段显示器都连接到相同的8位端口。然后 显示器是多路复用的i.e.每个显示器都打开短时间 时间然后关闭。您通常会通过切换七个段显示 打开连接到常见阴极（地）的晶体管 展示。当晶体管位于所有LED上时 - 相应的 当8位端口中有点高时，LED亮起。

以下示例显示了四个多路复用七个段显示使用 只有12个引脚（无需复用，您需要32个引脚）。

为了使LED一直在LED的幻像 必须比你的眼睛通知更快地刷新。您需要刷新显示屏 大约50Hz依靠持久性，即你看到的图像没有 只要它重复足够重复，需要保持不变。 

驱动多路复用显示器的技巧 频率计数器应用是多路复用例程必须在a中工作 不断的时间。然后延迟时期t可以结合七个七个 段显示。需要恒定的时间，以相同的方式 轮询定时器1的溢出标志（见前）。

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