[嵌入式]STM32F103过零法测任意交流信号频率(小于40K)

? ? ? ? 对于信号频率的测量有许多方法，精度最高、最可靠的方法自然是利用FFT。但实际上对于低频信号，如果仅仅是测频则并不需要用到FFT这样复杂的算法，毕竟对于小白来说FFT的算法基本都是在网上复制粘贴的(没错是我)。下面就提供一种利用STM32的AD实现的测频方法。

? ? ? ? 受限于STM32的AD的采样频率，在精度要求的范围内采样信号最好不超过40K。下面先讲一下什么是过零法测频率。

?过零法

? ? ? ? ?顾名思义，过零法就是先找到交流信号的两个过零时刻，就是从负半周期向正半周期转换的时刻，或者是从正半周期向负半周期转换的时刻，通过计算这两个时刻之间的时间即可得到交流信号半个周期的时间，换算一下便可以得到交流信号的频率。

算法实现

? ? ? ? 由于STM32的AD不能测量负电压，所以对于负半周期的信号ADC的采样值会恒定为0，那么只要我们一直等待，直到ADC的测量电压不为0时，我们便得到了第一个过零时刻，这是我们要开启定时器。之后我们继续等待，直到ADC的测量电压再次为零，我们便得到了第二个过零时刻，这时候我们关闭定时器，读取定时器的值便可以得到交流信号半个周期内的时间。

代码

? ? ? ? 以下是主要算法的代码：

if(KEY0)		//按键按下 
		{
			while(KEY0);		//等待按键松开
			for(i=0;i<50;i++)		//循环50次
			{
			  temp = 1;
				while(temp!=0)		//等待信号为0，即信号进入负半周期
				{
					temp = Get_Adc1(ADC_Channel_1);//PA1
				}

				temp = 0;
				
				while(temp<=0)		//等待信号大于0，即信号进入正半周期，此时为第一个过零时刻
				{
					temp = Get_Adc1(ADC_Channel_1);//PA1
				}	
			
				TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);		//开启定时器
				temp = 1;
				
				while(temp!=0)		//等待信号小于0，即信号进入负半周期，此时为第二个过零时刻
				{
					temp = Get_Adc1(ADC_Channel_1);//PA1
				}
								
				cnt = TIM4->CNT;		//读取定时器的值
				TIM_Cmd(TIM4, DISABLE);		//关闭定时器
				TIM4->CNT = 0;			//计数器清零
				
				fre[i] = 500000/((cnt*0.125f)+(TIME*7500));		//频率换算
				TIME = 0;
				
			}
			//信号求平均，去最大、最小值
			for(i=0;i<50;i++)
			for(k=0;k<50-i;k++)
			{
				if(fre[k]>fre[k+1])
				{
					temp2 = fre[k];
					fre[k] = fre[k+1];
					fre[k+1] = temp2;
				}
			}
			
			for(i=21;i<=30;i++)
			{
				FRE += fre[i]; 
			}
			//打印频率
			printf("%f\r\n",FRE/10);
			FRE = 0;
		}

测量结果

? ? ? ? ?这里使用一个按键进行控制(不支持连续按)，按键每按下一次，串口打印一次信号的频率。输入信号的IO口为PA1。需要工程文件的可以在下面留下邮箱(手动狗头)。