[发明专利]一种数字频率计

说明书

技术领域

本发明涉及频率测量和单片机控制技术，特别涉及一种数字频率计。

背景技术

单片机应用系统中，经常要对一个连续的脉冲波频率进行测量。实际应用中，对于转速、位移、速度、流量等物理量的测量，一般也是先由传感器转换成脉冲电信号，然后采用测量频率的方法来实现。使用单片机测量频率或周期，通常是利用单片机的定时/计数器来完成的，测量的基本方法和原理有以下两种，一是测频法：在限定的时间内（如1 s）检测脉冲的个数；一是测周法：测试限定的脉冲个数之间的时间。这两种方法尽管原理相同，但在实际使用时，需要根据待测频率的范围、系统的时钟周期、计数器的长度，以及所要求的测量精度等因素进行全面、具体地考虑，寻找和设计出适合具体要求的测量方法。

设计制作一个频率计，要能满足在被测频率输入范围较宽、变化较大的情况下使用，那么单一地使用某一种测量方法都是不能达到要求的。此外上述的测量频率方法都必须占用MCU的2个硬件资源，这也是一般单片机测频所采用的方法。AVR单片机的T/C1增加了捕捉功能，利用该功能进行频率测量时，不但只需要使用1个硬件资源（T/C1）就能完成周期的测量，而且还能获得更好的测量精度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种基于AVR单片机T/C1输入捕捉功能的频率测量方法。测量时将被测信号连接至AVR单片机捕捉输入引脚，当捕捉事件发生时，硬件自动记录事件发生的时间印记，再将其转换为频率即可完成测量。将量程自动转换，多次连续测量，数据有效性验证等控制技术加入到测量方法当中去，进一步提升了系统性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种数字频率计，其特征在于，其由信号源、单片机、驱动电路和显示器组成，所述信号源与所述单片机相连，所述单片机经所述驱动电路与所述显示器相连；测量时，将信号源连接至AVR单片机捕捉输入引脚，当捕捉事件发生时，硬件自动记录事件发生的时间印记，再将其转换为频率即可完成测量。

优选的，在频率测量过程中增了量程自动转换，多次连续测量，数据有效性验证等控制技术，进一步提升了系统性能。

优选的，所述信号源为脉冲方波，其频率范围为1 Hz~1 MHz。

优选的，所述单片机为AVR单片机，具体型号选择ATmega16。

优选的，所述驱动电路由反向驱动芯片构成，型号选择ULN2003A。

优选的，所述显示器为六位共阳数码管，采用动态扫描的方式进行频率显示。

上述技术方案有如下有益效果：频率测量方法仅利用AVR单片机一个定时器/计数器的输入捕捉功能进行频率测量，采用量程自动切换实现超宽范围频率测量，由于输入捕捉功能是硬件自动同步复制，计数过程没有受到任何影响，所以具有较高的测量精度；同时系统采用多次连续测量进一步提高测量精度，验证数据有效性提高测量的抗干扰能力。总之，基于AVR单片机定时/计数器捕捉功能的频率测量方法是一种占用系统资源少，频率范围广，测量精度高的测量方法。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可以依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图。

图2为本发明实施例定时器/计数器输入捕捉单元。

图3为本发明实施例捕捉中断程序流程图。

图4为本发明实施例一次频率测量处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细介绍。

如图1所示，本发明一种数字频率计其由1 信号源、2 单片机、3 驱动电路和4 显示器组成，所述信号源与所述单片机相连，所述单片机经所述驱动电路与所述显示器相连。测量时将信号源连接至AVR单片机捕捉输入引脚，当捕捉事件发生时，硬件自动记录事件发生的时间印记，再将其转换为频率即可完成测量。将量程自动转换，多次连续测量，数据有效性验证等控制技术加入到测量方法当中去，进一步提升了系统性能。该测量方法具有占用系统资源少、频率范围广、测量精度高，抗干扰能力强等优点。