程序采集正弦波频率（判定直流或交流）

bqgup

程序采集正弦波频率（判定直流或交流） [复制链接]

正弦波的频率怎么用程序捕获呢？？之前记得用stm32捕获矩形波的占空比和频率，我使用的是单片机的输入捕获程序，捕获上升沿和下降沿可以测得高电平的时间，捕获上升沿和上升沿可以测得周期（频率），我先附上测量矩形波占空比和周期的程序 捕获矩形波高电平和频率.rar (9.32 MB, 下载次数: 32)

2018-11-12 23:39 上传

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这是一个综合版的程序，可能有点乱。
但是该如何捕获正弦波的频率呢？该如何判定一个波形是不是正弦波呢？再跟大家分享一个比较好的一个通过ADC采集判定正弦波参数的程序，测量正弦波频率的精度还是比较高的， ADC捕获正弦波.rar (2.69 MB, 下载次数: 45)

2018-11-12 23:43 上传

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因为最近在做交直流电源的判定（交流的频率为50Hz），为了更好的判定电源的成分，我又设计了下面的思路，将交流通过过零比较器转化为占空比逼近50%的方波，实际测试时发现效果还挺好，然后再用矩形波的输入捕获直接捕获高电平时间，如果捕获的高电平时间为10ms则证明为交流电成分，如果捕获的高电平时间为0则证明为直流电成分。
过零比较器的原理图如下：




multisim仿真工程如下：
LM393过零比较器（不加稳压管）.rar (271.77 KB, 下载次数: 12)

2018-11-19 20:01 上传

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LM393过零比较器（加稳压管）.rar (199.02 KB, 下载次数: 16)

2018-11-19 20:01 上传

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（加稳压管的性能更好）
为了防止幅值过大，我在输出端加了3V的稳压管，这样就保证了幅值的稳定。实际的电路如下：

过零比较器的效果如下图所示，给大家分享一下：

波形的效果还是不错的，如果大家有需要基于LM393的过零比较器的，可以把邮箱留下，我后面会将电路图整理后发到邮箱去。
最后再附上我将正弦波转化为矩形波之后捕获的程序，精度比较高，高电平为10ms.[code]#include "timer.h"
#include "led.h"

u32 Capture_Val = 0;                                                                //捕获采集值

s16 Sampl[3] = {0};
s16 DB_data[8] = {0};                                                                //通道采集数值存放数组
//通用定时器中断初始化
//这里时钟选择为APB1的2倍，而APB1为36M
//arr：自动重装值。
//psc：时钟预分频数
//这里使用的是定时器3!
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
   TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值         计数到5000为500ms
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  10Khz的计数频率  
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
        TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

        TIM_ITConfig(  //使能或者失能指定的TIM中断
                TIM3, //TIM3
                TIM_IT_Update ,
                ENABLE  //使能
                );
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //先占优先级0级
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //从优先级3级
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器

        TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIMx外设
                                                         
}

void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断
{
        static u8 i=0;
        
        if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源
        {
                i++;
                if(i == 3)
                {
                        i = 0;
                }
                Sampl = DB_data[0];
               
        }
        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);  //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源
}

TIM_ICInitTypeDef  TIM5_ICInitStructure;

void TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
{         
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
           NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);        //使能TIM5时钟
         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //使能GPIOA时钟
        
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_0;  //PA0 清除之前设置  
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA0 输入  
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
        GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);                                                 //PA0 下拉
        
        //初始化定时器5 TIM5         
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;         //预分频器   
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
        TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
  
        //初始化TIM5输入捕获参数
        TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //CC1S=01         选择输入端 IC1映射到TI1上
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;        //上升沿捕获
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到TI1上
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;         //配置输入分频,不分频
          TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;//IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
          TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);
        
        //中断分组初始化
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;  //TIM3中断
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;  //先占优先级2级
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;  //从优先级0级
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
        
        TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//允许更新中断 ,允许CC1IE捕获中断        
        
           TIM_Cmd(TIM5,ENABLE );         //使能定时器5
   


}

u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;        //输入捕获状态                                                   
u16        TIM5CH1_CAPTURE_VAL;        //输入捕获值

//定时器5中断服务程序         
void TIM5_IRQHandler(void)
{

         if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获        
        {         
                if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)
                 
                {            
                        if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
                        {
                                if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
                                {
                                        TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
                                        TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
                                }else TIM5CH1_CAPTURE_STA++;
                        }         
                }
        if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)//捕获1发生捕获事件
                {        
                        if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)                //捕获到一个下降沿                 
                        {                                 
                                TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;                //标记成功捕获到一次高电平脉宽
                                TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);
                                   TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); //CC1P=0 设置为上升沿捕获
                        }else                                                                  //还未开始,第一次捕获上升沿
                        {
                                TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;                        //清空
                                TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;
                                 TIM_SetCounter(TIM5,0);
                                TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40;                //标记捕获到了上升沿
                                   TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);                //CC1P=1 设置为下降沿捕获
                        }                    
                }                                                                                    
         }

    TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位

}

/**************************************************************
*函数原型:  void Capture_High_Level(void)
*函数功能:  输入捕获，捕获高电平
*函数参数:  无
*返 回 值:  无
*函数作者： bqgup
*完成日期： 2018.11.12
*修改日期：
***************************************************************/
void Capture_High_Level(void)
{
        if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次上升沿
        {
                Capture_Val=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
                Capture_Val*=65536;//溢出时间总和
                Capture_Val+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL;//得到总的高电平时间
                Capture_Val /= 1000;
                printf("HIGH:%d ms\r\n",Capture_Val);//打印总的高点平时间
                TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;//开启下一次捕获
        }
}


#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H
#include "sys.h"

#define AC_CHARACTER 10          //交流特征值
#define DC_CHARACTER 0                //直流特征值


void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc);

extern s16 DB_data[8];
void TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc);//输入捕获

extern u32 Capture_Val;
/**************************************************************
*函数原型:  void Capture_High_Level(void)
*函数功能:  输入捕获，捕获高电平
*函数参数:  无
*返 回 值:  无
*函数作者： bqgup
*完成日期： 2018.11.12
*修改日期：
***************************************************************/
void Capture_High_Level(void);
#endif


        LCD_ShowString(0,0,200,24,24,(u8 *)"Input Component:");
                if(Capture_Val == DC_CHARACTER)//直流
                {
                        if(DB_data[5] < 32700 )
                        {
                                RELAYA = 1;
                                RELAYB = 0;
                                RELAYC = 0;
                        }
                        
                        else if(DB_data[5] >= 32700 )
                        {
                                RELAYA = 0;
                                RELAYB = 1;
                                RELAYC = 0;
                        }
                        LCD_ShowString(200,0,200,24,24,(u8 *)"DC");
                }
                else if(Capture_Val == AC_CHARACTER)//交流
                {
                                RELAYA = 0;
                                RELAYB = 0;
                                RELAYC = 1;
                        LCD_ShowString(200,0,200,24,24,(u8 *)"AC");
                }[/code]

xiaowai90

我就是过来看看的啊

bqgup

xiaowai90 发表于 2018-11-13 08:28
我就是过来看看的啊

欢迎大佬指点

elvike

过零比较的方式比较不准确，测量延时，精度在谐波含量大的环境下就很低了，系统中的直流分量也会影响精度，不是主流解决方法。可以了解一下三相系统基于坐标变换的锁相环实现办法，单相的也是通过模拟出第三相然后套用三相算法。

bqgup

elvike 发表于 2018-11-13 16:47
过零比较的方式比较不准确，测量延时，精度在谐波含量大的环境下就很低了，系统中的直流分量也会影响精度， ...

多谢阁下指点，一定会实践一下您说的算法

chuan123

546137632@qq.com,谢谢分享