原创 测频算法

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//正弦信号发生；

//实现单片机：SPCE061A；

//用61板即可直接下载使用；
//可按固定频率步进（在程序中步进值为f0,改变f0可改变步进值）；
//可按固定电压进行幅度步进（在程序中值为A0，改变A0可改变幅度步进值）；
//取点的采样频率fs为固定值32kHz,这样可以使输出端接的模拟滤波器的设计变得简单；
//61板，P_DAC1输出，KEY1:调整锁（按一次KEY1，可以调整频率，再按一次，可以调整幅度，再按一次，不能调整）；KEY2：上调；KEY3：下调；
//由有限字长效应，频率不会很准确，但误差很小；
//！！！！注意：工作在最高频率下，并且要求时钟一直这么工作，所以要把系统时钟设置为强振模式(*osc = 0x98)
//！！！！BUG1：由于计算级数很少(只算了两级),低频（50Hz以下）时相对误差大；
//！！！！BUG2:由于按键调频率时要关中断，所以，在每次频率改变时信号输出会有一段时间的中止（计算x2,k和对x赋0的时间）；
//实现算法：递归法；
//差分方程：y(n)=k*y(n-1)-y(n-2);
//k=2*cos(omiga)-------omiga:数字频率，omiga=2*pi*f0/fs;
//初始y(n-2):y(n-2)=-A*sin(omiga);
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#define pi 3.14
#define f0 5
unsigned int *p0=(unsigned int *)(0x7000);
unsigned int *p0d=(unsigned int *)(0x7002);
unsigned int *p0a=(unsigned int *)(0x7003);
unsigned int *oscu=(unsigned int *)(0x7013);
unsigned int *t0=(unsigned int *)(0x700a);
unsigned int *t0u=(unsigned int *)(0x700b);
unsigned int *intu=(unsigned int *)(0x7010);
unsigned int *intc=(unsigned int *)(0x7011);
unsigned int *dau=(unsigned int *)(0x702a);
unsigned int *da0=(unsigned int *)(0x7017);
unsigned int *da1=(unsigned int *)(0x7016);
unsigned int *wdogc=(unsigned int *)(0x7012);

unsigned int key_num,key_mode,key_have,key_plus,fast;
unsigned int f=400;
unsigned int fs=42000;
unsigned int Fs;
int Am=20000;
unsigned int A0=200;
double omiga;
long x;
long x1;
unsigned int k;
long x2;

unsigned int Init_MCU()
{
 *p0d=0;
 *p0a=0;
 *p0=0;
 key_num=0;
 key_mode=0;
 key_have=0;
 key_plus=0;
 fast=0;
 __asm("int off");
 *oscu=0x98;    //设置采样频率的中断
 *t0u=0x30;
 Fs=fs/1000;
 *t0=65535-24576/Fs;
 *intu=0x1000;
 //初始输出频率定为f;
 fs=Fs*1000;
 omiga=2*pi*f/fs;
 x2=(int)(-Am*omiga);   //这里本来是调用正弦函数的，但函数运算的级数太多，这里因为omiga很小，所以sin(omiga)几乎等于omiga,利用这个，把正弦值直接用omiga值代替；
 k=(int)(32768-omiga*omiga*16384); //这里本来是调用余弦函数，同上面，级数不用太多，用cos(omiga)约等于1-omiga*omiga/2;
 x1=0;
 __asm("irq on");
}

//定时器中断，实现递推过程;
void IRQ1(void) __attribute__ ((ISR));
void IRQ1(void)
{
  x=((k*x1)>>14)-x2;
  x2=x1;
  x1=x;
  *da0=x1+32000;
  *da1=*da0;
  *intc=0x1000;
}  
//扫描键盘;
void Scan_key()
{ 
 if(*p0==0)
 {
  key_plus=0;
  key_num=0;
  key_have=0;
 }
 if(*p0==1)
 {
  if(key_have==0)
  {
   if(key_num<1000)
    key_num++;
   else
   {
    key_num=0;
    key_have=1;
    if(key_mode<2)
     key_mode+=1;
    else
     key_mode=0;
   }
  }
 
 }
 if(*p0==2)
 {
  if(key_num<1000)
   key_num++;
  else
  {
   key_num=0;
   if(key_mode==1)
   {
    key_have=1;
    
   // 频率增加f0Hz
    __asm("int off");
    if(f<(fs/8-f0))
    {
     f+=f0;
     omiga=2*pi*f/fs;
  x2=(int)(-Am*omiga);   //这里本来是调用正弦函数的，但函数运算的级数太多，这里因为omiga很小，所以sin(omiga)几乎等于omiga,利用这个，把正弦值直接用omiga值代替；
  k=(int)(32768-omiga*omiga*16384); //这里本来是调用余弦函数，同上面，级数不用太多，用cos(omiga)约等于1-omiga*omiga/2;
     x1=0;
     __asm("irq on");
    }
    else 
     __asm("irq on");
   }
   if(key_mode==2)
   {
    key_have=1;
    
   // 幅度增加A0
    __asm("int off");
    if(Am<31000-A0)
    {
     Am+=A0;
  x2=(int)(-Am*omiga);
     x1=0;
     __asm("irq on");
    }
    else 
     __asm("irq on");
   }
   
  }
 }
 
 if(*p0==4)
 {
  if(key_num<1000)
   key_num++;
  else
  {
   key_num=0;
   if(key_mode==1)
   {
    key_have=1;
    
   // 频率减小f0Hz
    __asm("int off");
    if(f>f0)
    {
     f-=f0;
     omiga=2*pi*f/fs;
  x2=(int)(-Am*omiga);
  k=(int)(32768-omiga*omiga*16384);
     x1=0;
     __asm("irq on");
    }
    else 
     __asm("irq on");
   }
   if(key_mode==2)
   {
    key_have=1;
    
   // 幅度减小A0
    __asm("int off");
    if(Am>A0)
    {
     Am-=A0;
  x2=(int)(-Am*omiga);
     x1=0;
     __asm("irq on");
    }
    else
     __asm("irq on");
   }
  }
 }
}

int main()
{
 Init_MCU();
 while(1)
 {
  *wdogc=1;
  Scan_key();
 }
}