黄挚雄 来源：《电子技术应用》

     摘要：介绍一种单片机测量时频参数时的数据处理方法，即线性地址变换法。在存储容量有效压缩的基础上，进一步分析采样数据，用软件实现可控时标，保证测量精度。

     关键词：测量

     频率 周期 单片机 存储容量

     在智能仪表、网络通讯、过程控制等测控系统应用中，经常需要对脉冲信号的频率（或周期）进行精确测量。常用的方法是被测信号作为闸门信号，而且一个标准频率信号作为填充脉冲，在闸门周期内对标准频率信号计数，如何压缩数据存储量，是本文要解决的主要问题。

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     基于单片机系统的时频参数测量

     当采用单片机微处理器测量信号频率（周期）时，定时器t0工作在计数方式，定时器t1工作在定时方式，t1向外部发固定频率的脉冲（时标），t0对时标进行计数。被测脉冲信号产生一个外部中断控制信号，向cpu发出一个中断请求，cpu响应中断，在中断服务程序中把t0的计数值读入数据存储器，数据转移完成后，使t0复位，重新计数，开始新的周期测量，其测量原理如图2所示。

     2 线性地址变换

     单片机把计数值读入存储器，是把每一个测出的周期值ti按其时间先后顺序存入存储器中。这样，测量出的每一个ti无论是否相同都要用一个单元来存放，且随着被测信号的平均频率和测量时间t的增长，所需要的存储容量就会增加，即：

     存储容量 m=f·t

     如被测信号平均频率f=10khz，则1秒的约需存储容量10kb，10秒约需存储容量100kb。显然，单片机内ram是不能满足要求的。即使扩充外存，也不宜太大，会有一定的限制。

     但实际上，所测出的ti中，有相当多是相同的。如果把相同的ti值用一个单元来存放，则可大大压缩存储容量。为此，可采用线性变换的方法，把每个ti按（1）式转换为单元地址值，并将其内容加1，表示已有一个该ti值。最后该单元的内容ni就表示测量中共有ni个相同的ti值出现。

     存储地址=起始地址+kti

     (1)

     式中：起始地址——对应于ti=0的存储单元地址，根据所选单片机型号任意设定。

     k——变换比，表示出现ti值的个数ni用k个字节来存放。

     k=1，表示ti对应的ni值用2个字节存放。

     这样：

     存储容量m=存储地址最大值-起始地址值=ktimax

     （2）

     因此，使用线性地址变换时，存储容量由测量的最大周期timax决定。且当采用计数方式测ti值时，若计数时标周期为tc，则计数器测得的ti值实际上是ti所包含的tc个数。这样，存储容量可改写为：

     存储容量m=timax/tc (设k=1)

     （3）

     若规定测量的timax=10ms,当设置tc=4μs时，m=2.5kb；若要进一步压缩存储容量，可增大tc，如当tc=8μs时，m1.25mb，从而可满足有限存储容量的要求。

     单片机进行线性地址变换时，用定时器计数方法测量每一个ti值，然后用中断服务子程序按（1）式进行地址变换，把ti值转换为地址单元号，并使该单元内容加1。如把一次采样规定为测n个ti值，则当把n个ti采样完后，在存储器从起始地址开始的单元内就直接存放了如图3所示的反映被测脉冲频率波动情况的周期概率分布曲线。图3中ni为一次采样的n个脉冲周期中出现周期为ti的次数，nmax为ni中的最大值，tnmax为对