并行端口输入频率计数- C#

Question

我必须计算来自555定时器IC的13号引脚上的并行端口的输入频率，实际频率应该在3-4 Hz左右(ON Pulse)。我尝试了几个代码，几次，但每次都给出了不同的值。我已经尝试了以下代码：

    [DllImport("inpout32.dll", EntryPoint = "Inp32")]
    public static extern int Input(int adress);

    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        int currentState = Input(889);
        int LastState;
        while (true)
        {
            int State = Input(889);
            if (State != currentState)
            {
                if (Input(889) == 120)
                {
                    LastState = 0;
                }
                else
                {
                    LastState = 1;
                }
                break;
            }
        }
        GetFreq(LastState);

    }
    void GetFreq(int LastPulse)
    {
        int highPulseFreq = 0;
        int lowPulseFreq = 0;
        if (LastPulse == 1)
        {
            highPulseFreq++;
        }
        if (LastPulse == 0)
        {
            lowPulseFreq++;
        }
        int startTime = DateTime.Now.Second;
        while (true)
        {
            if (startTime == DateTime.Now.Second)
            {
                if (Input(889) != 120)// ON
                {
                    if (LastPulse == 0)
                    {
                        highPulseFreq++;
                        LastPulse = 1;
                    }
                }
                else
                {
                    if (LastPulse == 1)
                    {
                        lowPulseFreq++;
                        LastPulse = 0;
                    }
                }
            }
            else
            {
                MessageBox.Show("ON Pulses: " + highPulseFreq.ToString() + Environment.NewLine + "OFF Pulses: " + lowPulseFreq.ToString());
                break;
            }
        }
    }

输出：

​

​

我该怎么做，才能得到准确的频率？我的代码中有什么地方出了问题吗？我正在使用inpout32.dll来控制并口。

Answer 1

请尝试使用以下函数：

double GetFreq(long time, out int highCount, out int lowCount)
{
    const int ADDRESS = 0x378 + 1, MASK = 0x10;
    highCount = lowCount = 0;
    bool LastState = (Input(ADDRESS) & MASK) == MASK;
    if (LastState)
    {
        highCount++;
    }
    else
    {
        lowCount++;
    }
    System.Diagnostics.Stopwatch stopwatch = new System.Diagnostics.Stopwatch();
    stopwatch.Start();
    while (stopwatch.ElapsedMilliseconds <= time)
    {
        if ((Input(ADDRESS) & MASK) == MASK) // High
        {
            if (!LastState)
            {
                highCount++;
                LastState = true;
            }
        }
        else
        {
            if (!LastState)
            {
                lowCount++;
                LastState = false;
            }
        }
    }
    stopwatch.Stop();
    return ((double)(highCount + lowCount)) / time * 500
}

当您需要调用该函数时，只需执行以下操作：

int highCount, lowCount;
double frequenct = GetFreq(1000, out highCount, out lowCount);

在我的代码中，我使用了按位运算符AND来屏蔽不必要的位，这应该比直接与120进行比较要好。记住，当结果是按位计算时，永远不要直接使用==或!=运算符进行比较。

我使用了System.Diagnostics.Stopwatch，它的比使用DateTime.Now.Second的精确得多。

Answer 2

你做的所有事情都有点不对劲。首先，您要计算整整一秒的脉冲，您要计算多达一秒的脉冲(这取决于第二个GetFreq被调用的位置)。

其次，您在计算向上和向下脉冲，尽管我认为频率应该是每秒向上(或向下)脉冲的数量，而不是两个脉冲(这将是频率的两倍)。

最后，如果你想测量3或4赫兹，测量一秒钟会引入舍入误差。试着测量5秒钟。使用Stopwatch来测量这5秒。

Answer 3

您需要以至少是信号中最高频率的两倍的速率对信号进行采样。如果您期望的最高频率约为4 4Hz，那么在15 -20 4Hz范围内对信号进行采样应该会得到很好的结果。

幸运的是，在Windows上，以这种速率进行采样是可以做到的，而不需要在Windows上使用高精度的定时器(如果您对精度要求不是很高)。20 so采样率对应于50ms的采样周期，因此您可以使用在记录采样值之间休眠约50ms的循环。你不会在样本之间得到非常精确的增量-T(你可能会看到每个样本之间的时间变化高达15-30ms，这取决于你的系统)，但对于你正在处理的频率来说，它应该足够好了。

您可以记录几秒钟的样本(以及相关的时间戳)，然后将数据导出到电子表格。一旦进入电子表格，您就可以进行一些分析和绘图。或者，您可以找到一些时间序列分析代码来分析样本列表，例如使用傅立叶变换(FFT)将信号从时域转换到频域。

以下是创建示例的示例。如果您确实需要更精确的时间戳，可以在GetInputSamples中用StopWatch替换DateTime.Now。

[DllImport("inpout32.dll", EntryPoint = "Inp32")] 
public static extern int Input(int adress); 

struct Sample 
{
    public int Value;
    public int Milliseconds;
};

private void button1_Click(object sender, EventArgs e) 
{ 
    TimeSpan duration = TimeSpan.FromSeconds(5);
    TimeSpan samplePeriod = TimeSpan.FromMilliseconds(50);

    var samples = GetInputSamples(889, duration, samplePeriod);
    SaveSamplesCSV(samples, "test.csv");
} 

private static List<Sample> GetInputSamples(int inputPort, TimeSpan duration, TimeSpan samplePeriod)
{ 
    List<Sample> samples = new List<Sample>();

    var oldPriority = Thread.CurrentThread.Priority;
    try
    {
        Thread.CurrentThread.Priority = ThreadPriority.Highest;

        DateTime start = DateTime.Now;
        while (DateTime.Now - start < duration)
        {
            int value = Input(inputPort); 
            TimeSpan timestamp = DateTime.Now - start;

            samples.Add(new Sample() { Value = value, Milliseconds = (int)timestamp.TotalMilliseconds });

            Thread.Sleep(samplePeriod);
        }
    }
    finally
    {
        Thread.CurrentThread.Priority = oldPriority;
    }

    return samples;
}

private static void SaveSamplesCSV(List<Sample> samples, string fileName)
{
    using (StreamWriter writer = File.CreateText(fileName))
    {
        writer.WriteLine("Sample, Time (ms)");
        foreach (var sample in samples)
        {
            writer.WriteLine("{0}, {1}", sample.Value, sample.Milliseconds);
        }
    }
}