[发明专利]基于单片机的频率测试系统及使用上述系统的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于单片机的频率测试系统及使用上述系统的测试方法，属于频率测量技术领域。

背景技术

在工控系统中，经常需要测量各种信号的频率。然而，现有的复杂频率计尽管测试范围宽、精度高，但是价格昂贵；而各种简易频率计具有明显的不足，主要是其采取了以下的测试方法：在1s时间内，使用计数器对测试信号进行计数，则计数器的计数结果就是信号的频率。这种测试方法尽管易于实现，但却难以测试1Hz以下的信号频率。因而，现有的简易频率计只能测试1Hz以上的信号频率。

发明内容

本发明的目的是提供基于单片机的频率测试系统及使用上述系统的测试方法，以解决现有的频率计无法测试1Hz以下信号频率的不足。

本发明为解决上述技术问题还提供了一种基于单片机频率测试系统，该频率测试系统包括波形产生芯片、计数器、单片机和显示装置，波形产生芯片的输出端与计数器的时钟信号端相连，计数器中存放计数初值的数据端口与单片机的计数初值控制输出端口相连，计数器的输出端口与单片机的第一外部中断接口相连，4次该外部中断为一个测试周期，用于对待测信号的计数、显示和清零，待测信号与单片机的第二外部中断接口相连，该外部中断用于对待测信号进行计数，单片机首先设置一计数初值，使计数器的输出信号的周期为0.5S，一个测试周期就为2S，一个测试周期被对待测信号的计数时间为1S，第一外部中断第一次到来后，开启第二外部中断，第一外部中断第二次到来后，不进行任何处理；第一外部中断第三次到来后，关闭第二外部中断，保存对待测信号上升沿进行计数的全局计数变量，单片机的输出端通过其SPI接口与显示装置相连，用于控制显示装置对待测信号的频率计数进行显示；第一外部中断第四次到来后，判断在一个测试周期内对待侧信号的上升沿进行计数的计数变量是否为0，如果不为0，判定待测信号的频率为1～9999Hz，则得到的计数变量的大小就是待测信号的频率，如果计数变量为0，单片机对计数器的计数初值进行修改，使计数器输出信号的周期为5S，则一个测试周期为20S，判断在该测试周期内对待侧信号的上升沿进行计数的计数变量是否为0，如果不为0，判定待测信号的频率为0.1～0.9Hz，则得到的计数变量的大小除以10就是待测信号的频率，如果计数变量为0，单片机对计数器的计数初值进行修改，使计数器输出信号的周期为50S，则一个测试周期为200S，判断在该测试周期内对待侧信号的上升沿进行计数的计数变量是否为0，如果不为0，判定待测信号的频率为0.01～0.09Hz，则得到的计数变量的大小除以100就是待测信号的频率。 

所述的显示装置包括串行LED显示芯片和四个8段数码管，串行LED显示芯片的输入端与单片机的SPI接口相连，串行LED显示芯片的输出端与所述4个8段数码管相连，8段数码管的控制端与串行LED显示芯片的片选信号端相连，四个8段数码管分别用于显示频率的个位、十位、百位和千位。系统的频率测量范围为1～9999Hz时，只驱动数码管的7位数据位，而不点亮小数点；如果系统的频率测量范围为0.1～0.9Hz，则显示数据时，同时将十位数码管的小数点点亮；如果系统的频率测量范围为0.01～0.09Hz，则显示数据时，同时将百位位数码管的小数点点亮。

所述的单片机为AT89C51单片机。

所述的所述的计数器为可编程定时/计数器8253。

所述的波形产生芯片为555振荡器。

本发明为解决上述技术问题而提供一种使用上述测试系统的的频率测试方法，该测试方法的步骤如下：

1）.将频率范围为0.01～9999Hz的待测信号按着其频率划分为三个级别，分别为1～9999Hz、0.1～0.9Hz和0.01～0.099Hz；

2）.将计数器的输出端口与单片机的第一外部中断接口相连，4次该外部中断为一个测试周期，用于对频率范围为0.01～9999Hz的待测信号的计数、显示和清零，待测信号与单片机的第二外部中断接口相连，该外部中断用于对频率范围为0.01～9999Hz的待测信号进行计数，第一外部中断第一次到来后，开启第二外部中断，第一外部中断第二次到来后，不进行任何处理，第一外部中断第三次到来后，关闭第二外部中断，保存对待测信号上升沿进行计数的全局计数变量，第一外部中断第四次到来后，根据全局计数变量改变计数器的初值；