單片機測頻率信號的參數(shù)分析

摘  要：  針對MCS---51、98系列單片機定時/計數(shù)器的工作特點，本文通過對頻率信號的分析，對不同參數(shù)的信號提出了不同的方法，通過分析闡明了方法的模塊性規(guī)律，系統(tǒng)地解決了用單片機測頻率這一類問題。

   關(guān)鍵詞： 單片機   頻率   頻率的特征參數(shù)

   1．引言

    無論何種類型的信號，連續(xù)的或離散的，有規(guī)律的或無規(guī)律的，對計算機控制系統(tǒng)而言，首先得通過前向通道的調(diào)理，使信號能夠被機器所檢測：高低電平的范圍，時序的配合、是否需要鎖存、是否需要分頻等等。

    測速、測V/I、測相位等一般都要用到頻率信號，特別是在工業(yè)控制中。很多變送器如電壓、電量變速器，功率、行程變速器等都有頻率信號或者說脈沖信號的輸出。 頻率信號抗干擾性能好，適于遠距離傳送，并且頻率信號所需的接口簡單，占用資源少，一般它只占用一路計數(shù)器接口直接進行計數(shù)或一個中斷源輸入接口，在中斷服務(wù)程序中對脈沖進行計數(shù)，當然也可利用外部計數(shù)裝置輸入若干路通用I/O接口中。

    總之頻率信號的測量具有靈活的輸入方式，對頻率信號的各種參數(shù)的測量有重要的意義。頻率參數(shù)主要包括周期、高低電平的持續(xù)時間以及占空比。

    2． 周期的測量

    因為  周期＝脈沖數(shù)/時間 ，為了計算出單位時間的脈沖數(shù)，首先要有一個時間基準。如果用單片機的定時器進行定時則直接接入單片機內(nèi)的信號的最高頻率取決于晶振頻率，由于所測信號的每一個脈沖的高低電平要持續(xù)至少一個機器周期，即它的周期不得高于2倍的機器周期；另一方面，一個機器周期等于6個狀態(tài)周期，一個狀態(tài)周期等于2個晶振周期。            故有： T待測<=24*T晶振。

    2.1低頻信號周期的測量   接線示意圖如圖1，前端屬于信號調(diào)理電路，工作原理是：用一個計數(shù)器，一個定時器，在設(shè)定的時間內(nèi)對脈沖數(shù)進行累加；另一方法是一個定時器一個中斷口，中斷為下降沿觸發(fā)，在中斷程序中計數(shù)。

    很明顯，上述方法所得計數(shù)值會受到定時誤差的影響；在精度要求高的場合可以用外接精密脈沖源的方法來規(guī)避此誤差。即：使用外部脈沖進行比較計數(shù)時沒有定時原因造成的誤差。如圖2。此時會有如下的關(guān)系式：    F待測*COUNT標準=F標準 *CONNT待測

   

2.2   高頻信號周期的測量，圖3是一個典型的電路

    這個電路中各部分的功能說明如下：

    AD9686：將非TTL電平信號轉(zhuǎn)變?yōu)門TL電平,屬于前向調(diào)理電路。

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