基于stm32芯片仿真的简易测频计 有报告 源文件 .ioc文件 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

最近在玩Proteus仿真时捣鼓了个挺有意思的东西——用STM32F103做个简易数字频率计。实测能测方波、正弦波、锯齿波，误差控制在1%以内，这对仿真环境来说已经够用了。直接上干货，说说实现思路。

硬件部分在Proteus里搭得挺简单：STM32F103C8核心板，加个1602液晶显示，信号输入接PA0脚。关键点在于定时器配置，这里用TIM2的输入捕获功能抓信号边沿。

先看关键代码段，CubeMX生成的定时器初始化部分：

// TIM2输入捕获配置
htim2.Instance = TIM2;
htim2.Init.Prescaler = 71; // 72Mhz/(71+1)=1MHz
htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim2.Init.Period = 0xFFFFFFFF;
HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_1);

这个预分频把计数频率降到1MHz，每个计数代表1us。输入捕获设置成上升沿触发，用来捕捉两次上升沿之间的时间差。

核心的中断处理函数才是真家伙：

uint32_t first_capture = 0;
uint32_t period = 0;

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
    static uint32_t prev_capture = 0;
    
    if (htim->Instance == TIM2) {
        uint32_t curr_capture = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);
        
        if (prev_capture != 0) {
            period = (curr_capture > prev_capture) ? 
                    (curr_capture - prev_capture) : 
                    (0xFFFFFFFF - prev_capture + curr_capture);
            first_capture = 1; // 有效数据标志
        }
        prev_capture = curr_capture;
    }
}

这里处理两次捕获值的关系，考虑定时器溢出的情况。当测得时间差period后，频率计算就简单了：f = 1000000 / period（Hz）。

不过实际使用中发现直接取单次测量值波动较大，于是加了滑动平均滤波：

#define SAMPLE_SIZE 10
uint32_t freq_buffer[SAMPLE_SIZE];
uint8_t buf_index = 0;

// 在显示刷新部分加入：
if(first_capture) {
    freq_buffer[buf_index++] = 1000000 / period;
    buf_index %= SAMPLE_SIZE;
    
    uint32_t avg_freq = 0;
    for(uint8_t i=0; i<SAMPLE_SIZE; i++) {
        avg_freq += freq_buffer[i];
    }
    avg_freq /= SAMPLE_SIZE;
    
    lcd_show_freq(avg_freq); // 自定义显示函数
}

取10次测量平均值后，液晶显示稳定多了。实测在10Hz-50kHz范围内误差基本在1%以内，高频时误差会稍微大点，不过作为简易测量够用了。

几个调试时踩过的坑：

1. 信号幅度必须满足STM32的IO电平要求，低于1.7V会检测不到
2. 输入信号最好先经过斯密特触发器整形，实测直接测正弦波时偶尔会丢边沿
3. 测量低频时（<100Hz）需要适当增加采样次数，否则刷新率太低看着难受

Proteus里仿真时记得打开示波器视图观察输入信号，有时候仿真模型的信号源和实际硬件差异挺大。项目文件里.ioc配置重点关注了TIM2和GPIO的输入模式，其他外设基本保持默认。