單片機(jī)測頻率信號(hào)的參數(shù)分析

摘  要：  針對MCS---51、98系列單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作特點(diǎn)，本文通過對頻率信號(hào)的分析，對不同參數(shù)的信號(hào)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(jī)測頻率這一類問題。

   關(guān)鍵詞： 單片機(jī)   頻率   頻率的特征參數(shù)

   1．引言

    無論何種類型的信號(hào)，連續(xù)的或離散的，有規(guī)律的或無規(guī)律的，對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)而言，首先得通過前向通道的調(diào)理，使信號(hào)能夠被機(jī)器所檢測：高低電平的范圍，時(shí)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(hào)，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(hào)或者說脈沖信號(hào)的輸出。 頻率信號(hào)抗干擾性能好，適于遠(yuǎn)距離傳送，并且頻率信號(hào)所需的接口簡單，占用資源少，一般它只占用一路計(jì)數(shù)器接口直接進(jìn)行計(jì)數(shù)或一個(gè)中斷源輸入接口，在中斷服務(wù)程序中對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)然也可利用外部計(jì)數(shù)裝置輸入若干路通用I/O接口中。

    總之頻率信號(hào)的測量具有靈活的輸入方式，對頻率信號(hào)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(shí)間以及占空比。

    2． 周期的測量

    因?yàn)?nbsp; 周期＝脈沖數(shù)/時(shí)間 ，為了計(jì)算出單位時(shí)間的脈沖數(shù)，首先要有一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)。如果用單片機(jī)的定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)則直接接入單片機(jī)內(nèi)的信號(hào)的最高頻率取決于晶振頻率，由于所測信號(hào)的每一個(gè)脈沖的高低電平要持續(xù)至少一個(gè)機(jī)器周期，即它的周期不得高于2倍的機(jī)器周期；另一方面，一個(gè)機(jī)器周期等于6個(gè)狀態(tài)周期，一個(gè)狀態(tài)周期等于2個(gè)晶振周期。            故有： T待測<=24*T晶振。

    2.1低頻信號(hào)周期的測量   接線示意圖如圖1，前端屬于信號(hào)調(diào)理電路，工作原理是：用一個(gè)計(jì)數(shù)器，一個(gè)定時(shí)器，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)對脈沖數(shù)進(jìn)行累加；另一方法是一個(gè)定時(shí)器一個(gè)中斷口，中斷為下降沿觸發(fā)，在中斷程序中計(jì)數(shù)。

    很明顯，上述方法所得計(jì)數(shù)值會(huì)受到定時(shí)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(jìn)行比較計(jì)數(shù)時(shí)沒有定時(shí)原因造成的誤差。如圖2。此時(shí)會(huì)有如下的關(guān)系式：    F待測*COUNT標(biāo)準(zhǔn)=F標(biāo)準(zhǔn) *CONNT待測

   

2.2   高頻信號(hào)周期的測量，圖3是一個(gè)典型的電路

    這個(gè)電路中各部分的功能說明如下：

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

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