黃摯雄 來源：《電子技術應用》

     摘要：介紹一種單片機測量時頻參數(shù)時的數(shù)據(jù)處理方法，即線性地址變換法。在存儲容量有效壓縮的基礎上，進一步分析采樣數(shù)據(jù)，用軟件實現(xiàn)可控時標，保證測量精度。

     關鍵詞：測量

     頻率 周期 單片機 存儲容量

     在智能儀表、網(wǎng)絡通訊、過程控制等測控系統(tǒng)應用中，經常需要對脈沖信號的頻率（或周期）進行精確測量。常用的方法是被測信號作為閘門信號，而且一個標準頻率信號作為填充脈沖，在閘門周期內對標準頻率信號計數(shù)，如何壓縮數(shù)據(jù)存儲量，是本文要解決的主要問題。

     1

     基于單片機系統(tǒng)的時頻參數(shù)測量

     當采用單片機微處理器測量信號頻率（周期）時，定時器t0工作在計數(shù)方式，定時器t1工作在定時方式，t1向外部發(fā)固定頻率的脈沖（時標），t0對時標進行計數(shù)。被測脈沖信號產生一個外部中斷控制信號，向cpu發(fā)出一個中斷請求，cpu響應中斷，在中斷服務程序中把t0的計數(shù)值讀入數(shù)據(jù)存儲器，數(shù)據(jù)轉移完成后，使t0復位，重新計數(shù)，開始新的周期測量，其測量原理如圖2所示。

     2 線性地址變換

     單片機把計數(shù)值讀入存儲器，是把每一個測出的周期值ti按其時間先后順序存入存儲器中。這樣，測量出的每一個ti無論是否相同都要用一個單元來存放，且隨著被測信號的平均頻率和測量時間t的增長，所需要的存儲容量就會增加，即：

     存儲容量 m=f·t

     如被測信號平均頻率f=10khz，則1秒的約需存儲容量10kb，10秒約需存儲容量100kb。顯然，單片機內ram是不能滿足要求的。即使擴充外存，也不宜太大，會有一定的限制。

     但實際上，所測出的ti中，有相當多是相同的。如果把相同的ti值用一個單元來存放，則可大大壓縮存儲容量。為此，可采用線性變換的方法，把每個ti按（1）式轉換為單元地址值，并將其內容加1，表示已有一個該ti值。最后該單元的內容ni就表示測量中共有ni個相同的ti值出現(xiàn)。

     存儲地址=起始地址+kti

     (1)

     式中：起始地址——對應于ti=0的存儲單元地址，根據(jù)所選單片機型號任意設定。

     k——變換比，表示出現(xiàn)ti值的個數(shù)ni用k個字節(jié)來存放。

     k=1，表示ti對應的ni值用2個字節(jié)存放。

     這樣：

     存儲容量m=存儲地址最大值-起始地址值=ktimax

     （2）

     因此，使用線性地址變換時，存儲容量由測量的最大周期timax決定。且當采用計數(shù)方式測ti值時，若計數(shù)時標周期為tc，則計數(shù)器測得的ti值實際上是ti所包含的tc個數(shù)。這樣，存儲容量可改寫為：

     存儲容量m=timax/tc (設k=1)

     （3）

     若規(guī)定測量的timax=10ms,當設置tc=4μs時，m=2.5kb；若要進一步壓縮存儲容量，可增大tc，如當tc=8μs時，m1.25mb，從而可滿足有限存儲容量的要求。

     單片機進行線性地址變換時，用定時器計數(shù)方法測量每一個ti值，然后用中斷服務子程序按（1）式進行地址變換，把ti值轉換為地址單元號，并使該單元內容加1。如把一次采樣規(guī)定為測n個ti值，則當把n個ti采樣完后，在存儲器從起始地址開始的單元內就直接存放了如圖3所示的反映被測脈沖頻率波動情況的周期概率分布曲線。圖3中ni為一次采樣的n個脈沖周期中出現(xiàn)周期為ti的次數(shù)，nmax為ni中的最大值，tnmax為對