前言

本教程是基于STM32的嵌入式仿真大作业。
使用 Proteus 仿真32单片机，实现了可以测量正弦波、方波、正弦波和锯齿波等波形频率的 频率计,测量误差在1%以内

一、电路图设计

前端处理电路由LM324运算放大器组成迟滞比较器和电压跟随器，迟滞特性一定程度上解决了噪声扰动的问题，且可将任意固定频率的信号转化为脉冲,便于单片机的后续处理，而电压跟随器可增强其带载能力。

单片机最小系统如下图所示，也可删除右侧电路，在Proteus中不受影响

二、代码设计

新建一个f103R6Tx的工程，先开启外部高速晶振

在Clock Configuration中将SYSCLK时钟配置最低，为16MHz，APB2总线频率配置最低，为1MHz，后面解释为何这样配置。

将PA6引脚配置为外部中断引脚，使能串口1，并更改波特率为9600。打开左边的TIM2定时器，选择Clock Source的时钟源为Internal Clock，并且配置分频系数为0，即1分频，自动装载值为999，此时定时器每1ms进入一次外部中断。

打开左边的NVIC，使能定时器中断和外部中断，并配置抢占优先级分别为1和2

选择添加工程路径，并将工具链设置为MDK-ARM

勾上.c/.h文件

打开生成的MDK工程，在主函数中添加如下代码

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);//开启定时器2中断
while(1)
{HAL_Delay(500);printf("频率：%dHz\r\n",freq);
}

在tim.c文件里面添加如下代码：

/* USER CODE BEGIN 1 */
uint16_t exitTimes = 0;
//每1ms进入一次定时器中断
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if (htim == (&htim2)){exitTimes++;if(exitTimes > 500){freq = pluseCount * 2;pluseCount = 0;exitTimes = 0;}}
}
/* USER CODE END 1 */

在gpio.c中添加如下代码

/* USER CODE BEGIN 2 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{if(GPIO_PIN_6){pluseCount++;//每检测到一个脉冲的下降沿就进入一次外部中断，即pluseCount变量加1}
}
/* USER CODE END 2 */

编译通过，打开Proteus工程，双击单片机，弹出下载对话框，两个最重要的参数如图所示。

第一个参数是编译通过的hex文件的路径，若无法找到hex文件，可自行百度 Keil如何生成hex文件

第二个参数关乎整个系统功能的实现，极其重要！！！
该参数是stm32的SYSCLK的系统时钟，并非晶振频率！！！若与keil配置的系统时钟不符，则无法实现代码功能。在此设置为16MHz。

下载运行即可

三、测试结果

正弦波测试结果如下，此时你会发现，仿真速度很慢，甚至到最后无法实现后续功能，串口没有输出频率。

proteus仿真有如下规律：

函数信号发生器设置的输出频率越大，仿真速度越慢

单片机定时器时钟频率越大，仿真速度越慢，故而我在配置时钟时将systick时钟和定时器时钟都设置为最小值。否则奇慢无比，具体仿真时长可以查看仿真界面下方的ANIMATING提示

单片机的Crystal Frequency参数需要与keil配置的SYSCLK时钟一致，否则串口打印出乱码，甚至无法仿真

串口无法连续打印数据，代码如下：
 while(1)
{HAL_Delay(500);printf("频率：%dHz\r\n",freq);printf("周期：%fHz\r\n",1.0/freq);
}
此代码打印一次频率后便不再打印输出，此代码仿真存在问题。

可能遇到的问题：

串口持续打印0Hz的情况：可能是信号源设置信号的Vpp或者运放输出的电压较小，无法达到数字电路高电平的标准

没有任何输出的情况：可能是原始信号频率过高（远超过1kHz），导致Proteus仿真极慢，最终计算量过大，无法输出

四、总结

由于大作业必须使用仿真的缘故，故而第一次使用Proteus仿真STM32功能。特别是在使用定时器功能时，Proteus仿真显得极其鸡肋。

我曾使用输入捕获功能计算脉冲个数，在检测脉冲时需要不断更新捕获极性，记录捕获比较寄存器的CCR值，并加上中断溢出的计数值可得到定时器总的计数值。
经过一天的debug测试发现，在引脚检测脉冲上升沿或者下降沿的时候，程序始终无法进入中断回调函数。实物测试可行但proteus仿真无法实现功能，若有大佬实现了输入捕获的仿真功能，欢迎私信交流。基于输入捕获功能的频率计仿真下载链接如下：基于输入捕获的stm32频率计的Proteus仿真

本例程采取了外部中断计算脉冲数目的方法，最终可实现频率计的所有功能，迫于Proteus仿真速度和计算力，测试频率最大可达1kHz左右。

测频有多种方法，包括外部中断、PWM输入模式、输入捕获、使用外部时钟计数器、ADC采样测量等方法，每种方法各有优缺点，具体可参考这篇文章：使用 STM32 测量频率和占空比的几种方法。这也是为何15年电赛会将数字频率计作为出题点

最后，本例程的工程下载链接如下：基于STM32与Proteus的频率计仿真，码字不易，欢迎点赞。

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基于STM32的频率计Proteus仿真教程

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前言

一、电路图设计

二、代码设计

三、测试结果

四、总结

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