一種基于單片機(jī)的交流頻率檢測(cè)系統(tǒng)

1 引言

由于頻率信號(hào)具有抗干擾性強(qiáng)、易于傳輸、測(cè)量準(zhǔn)確度較高等優(yōu)點(diǎn)，因此許多非頻率量的傳感信號(hào)都轉(zhuǎn)換為頻率量來(lái)進(jìn)行測(cè)量和處理。因此頻率測(cè)量方法愈來(lái)愈引起關(guān)注和研究。

頻率測(cè)量是測(cè)量和控制系統(tǒng)領(lǐng)域的最基本測(cè)量之一。當(dāng)今用的最多的測(cè)量信號(hào)頻率的儀器是頻率計(jì)，由于頻率計(jì)在測(cè)量過(guò)程中需要一個(gè)時(shí)基信號(hào)作為測(cè)量信號(hào)頻率的時(shí)基。時(shí)基信號(hào)一般是由本機(jī)振蕩電路發(fā)生的，盡管現(xiàn)在多用石英晶體振蕩器，但是仍然不能保證時(shí)基信號(hào)的精度,因此頻率計(jì)的測(cè)量精度也就成了問(wèn)題。傳統(tǒng)的頻率測(cè)量方法有兩種[1]：一種是測(cè)頻法,在一定時(shí)間間隔T內(nèi)測(cè)出待測(cè)信號(hào)重復(fù)變化次數(shù)N，頻率即為 ；另一種方法是測(cè)周法,在被測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)測(cè)出標(biāo)準(zhǔn)高頻信號(hào)f的個(gè)數(shù)N，則被測(cè)頻率 。

本文介紹了一種測(cè)寬法[2]，借助光電耦合原理，將交流信號(hào)轉(zhuǎn)變成周期脈沖信號(hào)，通過(guò)捕獲脈沖信號(hào)的下降沿，由定時(shí)器計(jì)數(shù)，通過(guò)二次計(jì)數(shù)的差值便能得到脈沖信號(hào)的周期，進(jìn)而可以計(jì)算出所測(cè)交流信號(hào)的頻率。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路完成的任務(wù)是：

（1）模擬電路部分的設(shè)計(jì)，其功能是進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)化。交流信號(hào)通過(guò)整流橋、光電耦合器等模擬器件便能得到周期脈沖信號(hào)。

（2）數(shù)字電路部分的設(shè)計(jì)，其功能是進(jìn)行信號(hào)的檢測(cè)。MSP430單片機(jī)內(nèi)部的16位定時(shí)器A具有脈沖捕獲功能，能將脈沖信號(hào)的占空比檢測(cè)出來(lái)。

圖1為它的基本結(jié)構(gòu)圖。

圖1 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)