1 引言
頻率是反映信號特性的基本參量之一，頻率測量在應用電子技術領域有著重要的地位。測量的數位化、智能化是當前測量技術發展的趨勢。數位化處理技術使得測量儀器設備功能完美，但數字處理的實時性受到處理速度的限制，實時測量對電路的處理速度要求越來越高，目前的微控處理晶片發展速度，出現諸如DSP，FPJA等不同領域的應用晶片。作為主要應用於數字語音領域的凌陽SP-CEA061A，有著豐富的硬體資源、可低於3V的工作電壓、較低的功耗和高達約50MHz的時鐘工作頻率，相對於通用的51系列、96系列等單片機，無疑有更佳的性能。特別是SPCE061A內置32k字FLASH存儲器、多時基選擇定時器、兩路D/A轉換器和一路A/D轉換器，使他在可攜式測量儀器中應用更有前景。
2 硬體資源配置
該頻率計能測量1Hz-20MHz以上頻率的脈衝信號，具有較寬的測量範圍，最高輸出4位有效顯示值，採用4位BCD七段顯示碼動態掃描輸出。其工作框圖見圖1。圖中顯示部分採用數碼管需增加驅動電路擴大驅動電流，用以保護SPCEA061A。
設置SPCEA061A的工作時鐘頻率fCPU=fOC=24.576MHz為。利用定時器B（TimerB）定時時間作為頻率測量的時基，定時1S，100ms，10ms，1ms，0.1ms五檔的脈衝計數時間，定時器B的時鐘源和預置寄存器載入數據見標表1，考慮程序工作存在延時存在計數誤差，高檔位的預置寄存器數據應根據實際情況適當調整校準。定時器A（TimerA）10ms、作為頻率測量計數器，被測信號從SPCEA061A的I/O埠B口的IOB2輸入。TimerA和TimerB採用FIQ中斷工作模式。
設置I/O埠A口的低7位IOA0-IOA6輸出BCD七段顯示碼，IOA7輸出小數點。IOA8-IOA10分別輸出Hz，kHz，MHz測量單位指示。IOA12-IOA15為動態掃描輸出埠，循環選擇4位數碼管，此時A口的低8位IOA0-IOA7輸出對應數字的BCD七段顯示碼。顯示碼輸出採用中斷
3 測量處理流程
頻率測量的控制和數據處理由SPCE061A通過程序完成，圖2為主程序的流程圖。
對單片機進行初始化開始頻率測量，首先對測量結果進行判斷當前的測量量程是否合適；4位顯示數據範圍是1000-9999，大於9999判斷為超量程，而小於1000為欠量程；根據測量結果的判斷依次增加（超量程）和減少（欠量程）測量時間檔位，並設置數據相應的小數點位置和單位。對量程合適（1000-9999範圍）的結果進行二進位到十進位的轉換並解碼成七段顯示碼，加入小數點顯示位和單位指示位形成顯示碼。
顯示數據刷新時間是顯示結果更新的時間間隔。為了能較好地觀測到穩定的顯示數據，一般設為0.5s左右更新顯示數據。通過對IRQ4的1024Hz中斷響應進行計數5000次可獲得約0.5s的顯示數據刷新時間。在內部RAM中開闢兩個顯示碼存儲緩衝區，一個用於存儲當前正在解碼的顯示碼，一個用於存儲正在輸出的顯示碼。查詢顯示數據刷新時間寄存計數器，當刷新時間到時，只要互換2個顯示碼存儲緩衝區的首地址就能達到1個指令就能更換多個數據的目的，避免由於中斷而造成顯示數據出現不一致的狀況。更換完顯示數據後接著啟動計數器TimerA和TimerB進行下一次的測量，頻率計每約0.5s測量一次，避免在高頻測量時由於測量時間短而造成TimerA和TimerB頻率中斷佔用系統資源。TimerA和TimerB在FIQ中斷處理程序中，自動設置停止計數，等待啟動狀態。
SPCE061A有豐富的中斷源，本系統使用了3個中斷源：FIQ_TMA，FIQ_TMB和_IRQ4。FIQ用於頻率測量，_IRQ4用於動態掃描顯示。
圖3所示為頻率計數測量FIQ中斷處理程序流程圖。
FIQ有3個中斷源，除FIQ_TMA和FIQ_TMB外，還有FIQ_PWM，若產生中斷，壓棧後採用查詢的方式確定中斷源。為FIQ_TMA中斷，表明計數值大於216-1，肯定超量程，設置1個超量程值50000作為計數結果，並停止計數器計數。為FIQ_TMB中斷，為頻率測量定時時間到，停止計數器計數。最後讀出測量結果，解除中斷出棧返回。圖4為動態掃描顯示IRQ4中斷處理程序流程圖。
IRQ4有3個4實時時基中斷源：4069Hz，2048Hz和1024Hz，選用1024Hz作為動態掃描頻率。中斷響應後，首先壓棧保護，再判斷是否為1024Hz時基中斷，否則，清除中斷出棧返回。若為1024Hz時基中斷，先對顯示數據刷新計數寄存器累加1，完成0.5s的定時計數。取出當前顯示碼輸出緩衝區首地址，修改循環顯示位計數器。輸出顯示碼和顯示位碼。為了數碼顯示清晰，IOA口數據修改分三步完成：先清除IOA口數據，使數碼管熄滅，再輸出顯示碼，最後輸出顯示位碼。
4 結 語
該頻率計的硬體電路簡單，容易製作。對SPCE061A加上必要的典型外圍電路就可工作，需要接入的電路有：32768的晶體振蕩電路、鎖相環濾波電路、復位電路和必要的濾波電路。電路可用3V供電。在對SPCE061A進行初始化時，把不用的埠設置為懸浮輸入方式，並注意屏蔽其功能。SPCE061A內含看門狗計數器（Watch Dog），WatchDog的清除時間為0.75s，在主程序的循環內必須清除。