2024年4月7日发(作者：冷军)
电阻/频率转换模块（Resistor to Frequency Converter）
1. 电阻/频率转换(RFC)综述
在单片机的部分应用中，常常需要测量一些物理量如温度、压力等的值或
变化。这种物理量的检测通常都是通过传感器(sensors)的应用来实现的。传感
器将待测的物理量的仿真量如温度、压力等，转换为另外一类物理量的模拟量如
电阻值，再经其它方法转化为单片机可处理的数字量数据。以下介绍一种在
SH6xxx单片机上采用的将电阻值转为频率信号的电阻/频率转换电路(Resistor
to Frequency Converter，简称RFC )。
电阻/频率转换（RFC）是利用电阻电容的充放电原理，在相应端口上产生
RC振荡，用计数输入口读得一定时间内的脉冲数量，或是一定数量脉冲所需时
间，计算出振荡频率后，透过和标准电阻下振荡频率的对比，获得被测电阻值的
一种方法。此设计方法简单易行，外部组件少，成本低廉而且适合量产，常用于
温度和湿度电阻传感器的阻值的测量。主要应用于消费类家电产品如温湿度计、
体温计、压力计、电子体重计等。
2. 中颖单片机电阻/频率转换模块
单片机上为实现电阻/频率转换功能而集成的功能模块称为电阻/频率转换
模块。中颖的RFC设计示意图如下图1-1，一般有三路和I/O端口共享的RFC测
量端口RX1～3和一个RXB端口。RXB端口为电容电平抬升端口，用于提升RC翻
转的电压。由于有三路RFC测量端口，除了一个端口被用来连接标准电阻作参考
回路外，其它二个端口可分别连接二个不同的测量回路。
这个电阻/频率转换电路比较特殊的地方就是，一组RFC共有二组电阻(电容)
对频率转换器电路，主要测量原理为将受测电阻(如R
T
)与一个参考电阻R
ref
分别
再与参考电容CX组成RC振荡器，因R
T
-CX振荡与R
ref
-CX振荡共享CX电容，故
CX之误差可消除， 而R
ref
因为是参考电阻故必需使用精密电阻。当一路RFC测
量端口(如RX1)被允许时，该端口的被测电阻R
T
与参考电容CX组成RC振荡电路，
振荡信号经CX端口由一个计数器来测量其振荡频率。其它的RFC端口处于高阻
状态，不影响振荡。同样方法可测得标准电阻（参考回路）的振荡频率。透过被
测回路和参考回路振荡频率的比较，经计算或查表可得到目标回路的被测电阻
值。同样的，通过另一被测回路和参考回路的比较，也可得到另一被测回路的被
测电阻值。
O/RF
RX1EN
RX1 (PB.0)
R-T
RX2EN
RX2 (PB.1)
R-H
RX3EN
ENX
RX3 (PB.2)
R-ref
16 BIT COUNTER
CX
FIN
CX
RXB (PB.3)
R-F CONVERTER
说明︰ R－T电阻为温敏电阻；
R－H电阻为湿敏电阻；
R－ref电阻为参考电阻（精密电阻）；
CX电容为参考电容。
CX 端口为RC频率测试端，翻转次数将记入16位长度的计数
器。
图1-1 RFC工作原理示意图
利用RC振荡原理，在翻转电平相同时：
a. 不同的电阻R对应同一电容C会得到不同的频率f。
即︰F = 1/ T＝1 / KRC (K为充放电系数)
频率F即为由CX端口记入16位的计数器。
所以在一定时间T1内的计数值N︰
N =T1*F=T1/ K RC
b. 计数比率与电阻比率(温度电阻和参考电阻)及采样时间比率成比例：
N
REF
=T1/ K R
REF
C； N
T
= T2/K R
T
C
如：T2 = n T1， 则：N
T
= nT1/K R
T
C
N
T
/ N
REF
=(nT1//K R
T
C )/( T1/ K R
REF
C )= n R
REF
/ R
T
N
T
R
T
= n N
REF
R
REF
c. 由于参考电阻R
REF
的电阻值是预先知道的，所以按照计数比率即可换算
出R
T
的电阻值。
2024年4月7日发(作者：冷军)
电阻/频率转换模块（Resistor to Frequency Converter）
1. 电阻/频率转换(RFC)综述
在单片机的部分应用中，常常需要测量一些物理量如温度、压力等的值或
变化。这种物理量的检测通常都是通过传感器(sensors)的应用来实现的。传感
器将待测的物理量的仿真量如温度、压力等，转换为另外一类物理量的模拟量如
电阻值，再经其它方法转化为单片机可处理的数字量数据。以下介绍一种在
SH6xxx单片机上采用的将电阻值转为频率信号的电阻/频率转换电路(Resistor
to Frequency Converter，简称RFC )。
电阻/频率转换（RFC）是利用电阻电容的充放电原理，在相应端口上产生
RC振荡，用计数输入口读得一定时间内的脉冲数量，或是一定数量脉冲所需时
间，计算出振荡频率后，透过和标准电阻下振荡频率的对比，获得被测电阻值的
一种方法。此设计方法简单易行，外部组件少，成本低廉而且适合量产，常用于
温度和湿度电阻传感器的阻值的测量。主要应用于消费类家电产品如温湿度计、
体温计、压力计、电子体重计等。
2. 中颖单片机电阻/频率转换模块
单片机上为实现电阻/频率转换功能而集成的功能模块称为电阻/频率转换
模块。中颖的RFC设计示意图如下图1-1，一般有三路和I/O端口共享的RFC测
量端口RX1～3和一个RXB端口。RXB端口为电容电平抬升端口，用于提升RC翻
转的电压。由于有三路RFC测量端口，除了一个端口被用来连接标准电阻作参考
回路外，其它二个端口可分别连接二个不同的测量回路。
这个电阻/频率转换电路比较特殊的地方就是，一组RFC共有二组电阻(电容)
对频率转换器电路，主要测量原理为将受测电阻(如R
T
)与一个参考电阻R
ref
分别
再与参考电容CX组成RC振荡器，因R
T
-CX振荡与R
ref
-CX振荡共享CX电容，故
CX之误差可消除， 而R
ref
因为是参考电阻故必需使用精密电阻。当一路RFC测
量端口(如RX1)被允许时，该端口的被测电阻R
T
与参考电容CX组成RC振荡电路，
振荡信号经CX端口由一个计数器来测量其振荡频率。其它的RFC端口处于高阻
状态，不影响振荡。同样方法可测得标准电阻（参考回路）的振荡频率。透过被
测回路和参考回路振荡频率的比较，经计算或查表可得到目标回路的被测电阻
值。同样的，通过另一被测回路和参考回路的比较，也可得到另一被测回路的被
测电阻值。
O/RF
RX1EN
RX1 (PB.0)
R-T
RX2EN
RX2 (PB.1)
R-H
RX3EN
ENX
RX3 (PB.2)
R-ref
16 BIT COUNTER
CX
FIN
CX
RXB (PB.3)
R-F CONVERTER
说明︰ R－T电阻为温敏电阻；
R－H电阻为湿敏电阻；
R－ref电阻为参考电阻（精密电阻）；
CX电容为参考电容。
CX 端口为RC频率测试端，翻转次数将记入16位长度的计数
器。
图1-1 RFC工作原理示意图
利用RC振荡原理，在翻转电平相同时：
a. 不同的电阻R对应同一电容C会得到不同的频率f。
即︰F = 1/ T＝1 / KRC (K为充放电系数)
频率F即为由CX端口记入16位的计数器。
所以在一定时间T1内的计数值N︰
N =T1*F=T1/ K RC
b. 计数比率与电阻比率(温度电阻和参考电阻)及采样时间比率成比例：
N
REF
=T1/ K R
REF
C； N
T
= T2/K R
T
C
如：T2 = n T1， 则：N
T
= nT1/K R
T
C
N
T
/ N
REF
=(nT1//K R
T
C )/( T1/ K R
REF
C )= n R
REF
/ R
T
N
T
R
T
= n N
REF
R
REF
c. 由于参考电阻R
REF
的电阻值是预先知道的，所以按照计数比率即可换算
出R
T
的电阻值。