一種基于單片機(jī)的交流頻率檢測系統(tǒng)

1 引言

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

頻率測量是測量和控制系統(tǒng)領(lǐng)域的最基本測量之一。當(dāng)今用的最多的測量信號頻率的儀器是頻率計，由于頻率計在測量過程中需要一個時基信號作為測量信號頻率的時基。時基信號一般是由本機(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基信號的精度,因此頻率計的測量精度也就成了問題。傳統(tǒng)的頻率測量方法有兩種[1]：一種是測頻法,在一定時間間隔T內(nèi)測出待測信號重復(fù)變化次數(shù)N，頻率即為 ；另一種方法是測周法,在被測信號的一個周期內(nèi)測出標(biāo)準(zhǔn)高頻信號f的個數(shù)N，則被測頻率 。

本文介紹了一種測寬法[2]，借助光電耦合原理，將交流信號轉(zhuǎn)變成周期脈沖信號，通過捕獲脈沖信號的下降沿，由定時器計數(shù)，通過二次計數(shù)的差值便能得到脈沖信號的周期，進(jìn)而可以計算出所測交流信號的頻率。

2 硬件電路設(shè)計

硬件電路完成的任務(wù)是：

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

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

圖1為它的基本結(jié)構(gòu)圖。

圖1 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)