STM32F103C8T6-测量脉冲波信号频率和占空比

一、题目

测量脉冲波信号的频率，测量误差不大于 2%，显示精度不低于 1Hz。对脉冲波的占空比进行测量并显示，精度不低于 2%。

二、思路

本文给出的方法主要是测量低频的方法。在测 10 kHz 以下有用。

三、CubeMX 配置

• 时钟配置
• 串口 debug
• IIC
• TIM3
  
• NVIC 设置
• GPIO 设置

四、代码

变量定义：

/* USER CODE BEGIN PV */
volatile float TIM3CH1_Freq = 0.0; // 频率
volatile float TIM3CH1_Duty = 0.0; // 占空比
volatile int capture_end_flag = 0; // 
 
volatile uint32_t high_val = 0;
volatile uint32_t low_val = 0;
/* USER CODE END PV */

初始化：

  /* USER CODE BEGIN 2 */
	OLED_Init();
	OLED_Clear();
	HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim3, TIM_CHANNEL_1); // 开启定时器
	
	OLED_Refresh_Gram();
  /* USER CODE END 2 */

主循环：注意，HAL_Delay() 放在循环里可能会造成问题。

  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
//		HAL_Delay(3000);
		if(capture_end_flag == 1)
	  {
			OLED_Refresh_Gram();
			OLED_ShowNum(0, 0, TIM3CH1_Freq, 6, 16); // 显示频率
	
			OLED_ShowString(50, 0, str1, 16);
			
			OLED_ShowNum(0, 16, (uint16_t)(TIM3CH1_Duty * 100) % 100, 2, 16); // 显示占空比的整数
			OLED_ShowChar(16, 16, '.', 16, 1);
			OLED_ShowChar(38, 16, '%', 16, 1);

			if ((uint16_t)(TIM3CH1_Duty * 10000) % 100 < 10 && 0 < (uint16_t)(TIM3CH1_Duty * 10000) % 100){ // 显示占空比的小数
				OLED_ShowChar(21, 16, '0', 16, 1);
			}else if ((uint16_t)(TIM3CH1_Duty * 10000) % 100 == 0){
				OLED_ShowChar(21, 16, '0', 16, 1);
				OLED_ShowChar(28, 16, '0', 16, 1);
			}
			else{
				OLED_ShowNum(21, 16, (uint16_t)(TIM3CH1_Duty * 10000) % 100, 2, 16);
			}

			capture_end_flag = 0;
		}	
    /* USER CODE END WHILE */

TIM 捕捉回调函数：

/* USER CODE BEGIN 0 */
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) // TIM 捕捉回调函数 
{

	static uint8_t capture_cnt = 1;    //电平捕捉计数
	
	if(htim->Instance == TIM3)        //判断是否由 定时器3 产生
	{
			if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1)    //TIM3 通道 1
			{    
					if(capture_end_flag == 0)
					{
							if(capture_cnt == 1)        // 第一次进入回调，捕获第一个上升沿
							{
									capture_cnt = 2; // 下一次要捕获第二个沿事件
									__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING); //设置成下降沿触发
									__HAL_TIM_SetCounter(htim, 0);    //清空定时器计数值，为了从当前沿开始重新计时
									high_val = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);    //由第一个上升沿设为起始位置
									
							}else if(capture_cnt == 2)    // 第二次进入回调，捕获第一个下降沿
							{
									capture_cnt = 3; // 下一次要捕获第三个沿事件
									low_val = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);    //低电平起始位置
									__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_1,TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING); //设置成上升沿触发
									
									
							}else if(capture_cnt == 3)    // 第三次进入回调，第二个上升沿
							{
									capture_cnt = 1; // 准备下一轮测量
									high_val = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);
										
									//计算频率
									TIM3CH1_Freq = (float)72000000 / 72 / (high_val+1);
									//计算占空比
									TIM3CH1_Duty = (float)(low_val+1) / (high_val+1);
									capture_end_flag = 1;
							}
					}
			}
	}

}	

五、注意

• 中断处理器中，数字越小，优先级越高
• 检查引脚是不是插错了, 还真插错了
• 调示波器的输入电压，要输入 High Level 3V, Low Level 0V
• 有的时候 OLED 会短暂误码。等一会，多按几次 reset，再烧录几次