[發明專利]一種脈沖輸入頻率測量方法

有效

• 申請號: 201310545870.2
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103558454A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 龔俊先;葉志鈞;任夢蕊
• 申請（專利權）人: 臺安科技(無錫)有限公司
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02
• 代理公司: 無錫華源專利事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 林弘毅;聶漢欽

技術領域

本發明涉及工業測控技術領域，具體涉及一種基于單片機的脈沖輸入頻率測量方法。

背景技術

在工控系統中，經常需要測量各種脈沖輸入信號的頻率，例如通過測定變頻器的脈沖輸入頻率來實現調速功能。目前，單片機常用的脈沖輸入頻率測量方法有測頻法、測周法、多周期同步法等。測頻法相對測量時間較長，主要適用于高頻測量；測周相對測量速度快，主要應用于低頻測量，但其存在一個測量時鐘周期的固有誤差，影響測試精度；多周期同步法測試精度相對較高，但是測試實時性隨之降低。近年來，借助于嵌入式技術的不斷發展，模擬內插值法、游標法、相位補償法等測量方法不斷涌現，使測試精度不斷提高，但很多測量方法的測試原理實現復雜且占用系統資源較高。行業內迫切需要對現有脈沖輸入頻率測量方法進行革新，以實現更高效、更精確的測控。

發明內容

針對現有脈沖輸入頻率測量方法存在的上述缺陷，本發明提供一種精度高、占用系統硬件資源少、系統軟件利用率高、并能很好兼顧高頻和低頻的脈沖輸入頻率測量方法。

本發明的技術方案如下：

一種脈沖輸入頻率測量方法，包括以下步驟：

步驟一：將測定的輸入脈沖頻率范圍劃分多個連續的頻率區間，將這些頻率區間按照頻率從高到低的順序設為區間1，區間2，…，區間n；為所述每一頻率區間設定相應的周期時間，將這些周期時間以單片機內部定時器的基準時間的計數個數表示，對應設為計數個數t1，計數個數t2，…，計數個數tn；根據所述頻率區間及周期時間，計算得到每一頻率區間在對應周期時間內的脈沖計數個數的范圍，將這些脈沖計數個數的范圍對應設為范圍1，范圍2，…，范圍n；

步驟二：設定單片機的定時器，用外部脈沖輸入作為該定時器計數時鐘源，采集輸入脈沖的個數，在中斷優先級較高的定時器中斷中計時；當到達計數個數t1時，讀取捕捉到的脈沖的個數，如果讀取到的脈沖個數在范圍1內，則將讀取的計數個數和脈沖個數分別保存在t_N和N1中，并將頻率更新標志置起；如果讀取到的脈沖個數不在范圍1內，則將讀取的周期時間延長為計數個數t2；當到達計數個數t2時，讀取采集到的脈沖的個數，并以上述同樣的方式通過判斷脈沖個數的多少決定是否延長讀取的周期時間至計數個數t3；如不延長，則將讀取的計數個數和脈沖個數分別保存在t_N和N1中，并將頻率更新標志置起；否則，繼續延長讀取的周期時間；依次類推，直至讀取的周期時間延長至計數個數tn；

步驟三：定義N1_befor為當前N1的前一次的N1值；定義L1為N1=N1_befor時有效數組長度；定義f為輸入脈沖頻率值；定義Pluse_Array[]為用來存儲捕捉到脈沖個數N1的數組；定義L1_sit為當前N1將要存放在數組Pluse_Array[]中的位置；定義L1_sit%L1為最早存儲N1數據的位置；定義flag=1為L1_sit>L1時的標志；定義sum為當前有效長度為L1長度內元素之和；定義有效數組長度L1=4000/t_N；

若N1=N1_befor，且L1_sit>L1時，flag為1，否則flag=0；當flag為0時，直接計算脈沖輸入的頻率f=(4000/t_N)*N1，并保存當前N1到Pluse_Array[L1_sit]處；若flag為1，計算當前數組L1長度內的元素之和sum，sum=當前數組內L1個元素之和sum+N1值-L1_sit%L1位置的值，并將當前N1值保存在Pluse_Array[L1_sit%L1]處，覆蓋原來的Pluse_Array[L1_sit%L1]的值，運算之后的sum值即是當前1秒內捕捉到輸入脈沖的個數，即輸入脈沖的頻率值f。

本發明的有益技術效果是：

一、本發明捕捉到的脈沖頻率的精度高，實際用信號發生器作為外部脈沖信號源，300KHz誤差脈沖個數只有1個。

二、本發明占用的系統硬件資源少，輸入脈沖的捕捉只需要一個定時器。

三、本發明的系統軟件利用率高，不用因為脈沖的輸入捕捉而進中斷。

四、本發明計時的定時器通常不用單獨設定一個定時器，只用在優先級最高的定時器中斷中判斷間隔時間t1。

五、本發明能很好兼顧測量高頻和低頻的脈沖信號，捕捉脈沖頻寬高，實測最高頻率遠大于300KHz（且精度很好）。

附圖說明

圖1是脈沖輸入捕捉時間根據脈沖頻率調整的流程圖。