[发明专利]信号频率检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于频率计技术领域，涉及一种信号频率检测系统及方法。

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，现有的复杂频率计价格昂贵，而各种简易频率计具有明显的不足。简易频率计主要是采取了以下的检测方法：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。这种检测方法尽管易于实现，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一种信号频率检测系统及方法，以解决现有频率计不能对1Hz以下的信号频率进行测试的问题。

为实现上述目的，本发明的信号频率检测系统技术方案如下：

波形产生芯片，用于产生周期为1s的方波信号；

M个十分频器,分别用于将波形产生芯片产生的方波信号分频，M为大于等于1的正整数；

双刀M+1掷开关,包括两层，每层包括M+1个位置触点和一个公共输出触点，所述波形产生芯片和M个十分频器输出的方波信号分别接入第一层的M+1个位置触点，所述第一层的公共输出触点连入二分频器的输入端；

N个计数显示单元，每个计数显示单元均包括顺次连接的4位10进制计数器、4位锁存器、LED显示译码/驱动器、限流电阻和8段数码管，N个10进制计数器中的第一个10进制计数器的时钟输入信号端用于外部的待测信号接入，计数结束端输出信号分别作为相邻10进制计数器的时钟输入信号，N等于频率测试范围最大值的位数；

二分频器,用于将输入信号进行二分频，该二分频器输出信号作为N个4位10进制计数器的使能信号；

反相器,用于将二分频的输出信号进行反向，该反向器的输出作为N个4位锁存器的锁存信号；

二输入或非门,其两个输入分别为二分频器的输入、输出信号，该二输入或非门的输出作为N个4位10进制计数器的清零信号。

进一步的，所述M=2，N=4。

进一步的，所述波形产生芯片产生周期为1s的方波信号；双刀三掷开关的第一层选择第一个十分频器输出的方波信号接入的位置触点时，双刀三掷开关的第二层向显示十位的数码管的小数点控制引脚输出高电平；选择第二个十分频器输出的方波信号接入的位置触点时，向显示百位的数码管的小数点控制引脚输出高电平。

本发明的信号频率检测方法的步骤如下：

S1：波形产生芯片产生周期为T的方波信号；周期为T的方波信号经过10分频得到10T的方波信号；10T的波形信号经过10分频得到100T的方波信号；

S2：三种方波信号分别加到双刀三掷开关的第一层的3个位置触点上，第一层的公共输出触点接至一个二分频器，该分频器的输出根据双刀三掷开关的位置而输出2T或者20T或者200T的方波信号；

S3：二分频器输出的方波信号分别作为个、十、百、千位4个10进制计数器的使能信号；二分频器输出的方波信号经过反相器得到锁存器所需的锁存信号；二分频器的输入和输出分别作为二输入或非门信号的两个输入，二输入或非门信号的输出作为4个10进制计数器的清零信号；

S4：待测信号作为个位10进制计数器的输入时钟信号，清零信号将计数器清零后，使能信号到来，个位10进制计数器开始对待测信号进行计数，一旦个位10进制计数器计到10，则其输出返回全0，并且其计数满输出信号产生跳变，由0变为1；个位10进制计数器的计数满信号作为十位10进制计数器的计数时钟信号，十位10进制计数器的计数满信号作为百位10进制计数器的计数时钟信号，百位10进制计数器的计数满信号作为千位10进制计数器的计数时钟信号，从而计数达到9999Hz；

S5：一旦锁存信号产生上升沿，则4个4位锁存器分别锁存4个十进制计数器的4位输出；

S6：4个4位锁存器的输出经过4个BCD-7位LED显示译码/驱动器，得到7位二进制数，经过限流电阻，用以驱动8段数码管的7位数据位显示频率值。

进一步的，所述波形产生芯片产生周期为1s的方波信号，该检测方法的测量范围分别1～9999Hz、0.1～0.9Hz、0.01～0.09Hz；当测量范围为0.1～0.9Hz时，双刀三掷开关的第二层的一个位置触点接至十位数码管的小数点引脚，当测量范围为0.01～0.09Hz时，第二层的另一位置触点接至百位数码管的小数点引脚。