TDC-GP22在范围2下所测的时间数据波动在300ns这对吗？

Question

我用单片机发出两路pwm波第一个波为star以下降沿为触发，第二个波为stop以上升沿触发，中间所隔时长为100us但是我测出来的时长是100.326us而且上下幅动是0.200左右的样子怎么做可以让时间精度更准确点（已经选了四倍精度）

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

要提高时间测量的精度，可以考虑以下几个方面进行优化：

1. 选择合适的定时器和PWM配置： 确保你在单片机上使用的定时器具有足够的分辨率。对于TDC-GP22，它可能有内置的定时器用于高精度测量，但具体取决于你的硬件平台。如果你使用的是Arduino或其他类似的开发板，可能需要查阅相关文档，找到最适合高精度计时的定时器。

2. 使用外部时钟源： 如果可能的话，使用一个更高精度的外部时钟源（比如晶体振荡器）替换内部时钟，这将有助于提高时间测量的准确性。

3. 减少干扰： 确保你的电路设计没有不必要的噪声，这可能会对测量产生影响。检查电源电压稳定性和地线连接。

4. 软件优化： 在软件层面，可以采用平均值法来减少测量误差。通过多次测量然后取平均值，可以有效降低随机误差的影响。

5. 精确触发时机： 尽可能精确地捕捉下降沿和上升沿。在某些单片机上，可以通过边沿检测中断来实现这一点，这样可以减少CPU延迟对测量结果的影响。

6. 增加采样率： 提高采样频率可以帮助减小测量误差，因为这样可以捕获更多的细节，并且可以通过算法处理来提高精度。

下面是一个简单的示例代码，展示了如何使用中断来捕捉边沿并计算平均值来提高精度。这里假设你使用的是Atmel AVR系列单片机，使用 Timer1 进行 PWM 输出和时间测量。请注意，你需要根据实际硬件和库文件调整代码。

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

#define PRESCALER 8    // Timer1 预分频系数
#define PERIOD 256     // PWM 周期 (1/PERIOD us)
#define PWM_FREQ (F_CPU / PRESCALER / PERIOD)   // PWM 频率

volatile uint16_t start_time = 0;
volatile uint16_t stop_time = 0;
volatile uint16_t sample_count = 0;
volatile uint16_t total_time = 0;

ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
    if ((TCCR1A & (1 << WGM11)) && (TCCR1B & (1 << CS10))) { // 如果 Timer1 在 CTC 模式并且无预分频
        start_time = TCNT1; // 捕获下降沿时刻
    }
}

ISR(TIMER1_COMPB_vect) {
    if ((TCCR1A & (1 << WGM11)) && (TCCR1B & (1 << CS10))) { // 如果 Timer1 在 CTC 模式并且无预分频
        stop_time = TCNT1; // 捕获上升沿时刻
        sample_count++;
        total_time += (stop_time - start_time);
        if (sample_count >= 100) { // 计算至少100次测量的平均值
            float avg_time = (float)(total_time) / sample_count;
            // 根据需要处理平均值
            sample_count = 0;
            total_time = 0;
        }
    }
}

void setup() {
    DDRB |= (1 << PB1); // PWM 输出引脚设为输出
    TCCR1A = (1 << WGM11); // 设置 Timer1 为 CTC 模式
    TCCR1B = (1 << CS10); // 无预分频，使用 F_CPU
    OCR1A = PERIOD - 1; // 设置 PWM 周期
    TIMSK1 |= (1 << OCIE1A) | (1 << OCIE1B); // 开启比较匹配中断
    sei(); // 允许全局中断
}

void loop() {
    // 发送 PWM 波形
    OCR1B = 0; // 设置 PWM 低电平
    _delay_us(50); // 等待一段时间
    OCR1B = PERIOD - 1; // 设置 PWM 高电平
}

这个例子中，我们使用了两个比较匹配中断（OCIE1A 和 OCIE1B），分别对应下降沿和上升沿的捕获。在每个上升沿到来后，我们会计算从下降沿到上升沿的时间差，并累积到 total_time 中。当达到一定数量的样本后，我们计算平均值并进行相应的处理。注意，这个示例代码仅适用于特定的AVR单片机，你可能需要根据你的硬件平台进行适当的修改。