3.5.3 计算频率

频率计算采用过零检测法，即通过测量信号波形相邻过零点之间的时间间隔来确定信号的频率。该方法假设信号是周期性的，因此两个相邻过零点之间的间隔即为信号的周期T，而频率f则等于1/T。

1.过零检测的基本原理

过零检测通过定时器中断计数来测量周期T。具体而言，周期T等于两个过零点间的采样点间隔除以定时器中断频率（本例中为20kHz）。因此，频率f可以通过以下公式计算得出：

$f = \frac {中断频率}{interval}$

2.计算频率的步骤

1）遍历ADC数据：查找过零点，记录第一个过零点的位置，并计算后续过零点之间的间隔。

 for (uint32_t i = 2; i < 239; i++) {
    if ((adc_data_raw[i+1] > 2048 && adc_data_raw[i - 1] <= 2048) && 
        (adc_data_raw[i+2] > 2048 && adc_data_raw[i - 2] <= 2048)) {
        if (rise_flag == 0) {
            zero_crossing_count = i;  // 记录第一个过零点的位置
            rise_flag = 1;  // 设置标志位
            i += 5;  // 跳过几个点，避免重复检测
        } else {
            interval = i - zero_crossing_count;  // 计算两个过零点之间的间隔
            break;  // 找到第二个过零点后退出循环
        }
    }
}

2）过零点判断条件

• adc_data_raw[i+1] > 2048 && adc_data_raw[i - 1] <= 2048：判断当前点是否从负半轴过渡到正半轴。
• adc_data_raw[i+2] > 2048 && adc_data_raw[i - 2] <= 2048：进一步确认过零点的稳定性，避免误判。
• 2048：这是ADC的中点值，表示0V。在12位ADC中，2048对应于3.3V的一半。

3）计算频率

找到两个过零点之间的间隔后，代码通过上述公式计算频率：

$f = \frac {20000}{interval}$

3.计算频率流程

• 采集ADC数据：通过定时器中断采集信号的ADC值。
• 过零检测：通过查找信号从负半轴过渡到正半轴的点，确定过零点。
• 计算周期：通过测量两个过零点之间的采样点间隔，计算信号的周期。
• 计算频率：根据周期和定时器中断频率，计算信号的频率。
• 显示结果：将计算得到的频率值显示在LCD屏幕上。

通过以上步骤，我们可以准确地测量并显示输入信号的波形、峰峰值和频率等参数。