基于單片機(jī)的頻率測試系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及基于單片機(jī)的頻率測試系統(tǒng)，屬于頻率測量技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型專利技術(shù)以單片機(jī)為核心，利用單片機(jī)對外部待測信號的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到待測信號的頻率，通過其SPI接口傳遞給串行LED顯示芯片，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示頻率值，另一方面單片機(jī)根據(jù)信號的頻率范圍，控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值，實(shí)現(xiàn)測量范圍的自動(dòng)切換。本實(shí)用新型專利技術(shù)不僅可以測試1Hz以上的信號頻率，也可以測試1Hz以下的信號頻率，并且可以實(shí)現(xiàn)測量范圍的自動(dòng)切換。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種基于單片機(jī)的頻率測試系統(tǒng)，屬于頻率測量

技術(shù)介紹
在工控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要測量各種信號的頻率。然而，現(xiàn)有的復(fù)雜頻率計(jì)盡管測試范圍寬、精度高，但是價(jià)格昂貴；而各種簡易頻率計(jì)具有明顯的不足，主要是其采取了以下的測試方法在Is時(shí)間內(nèi)，使用計(jì)數(shù)器對測試信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，則計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果就是信號的頻率。這種測試方法盡管易于實(shí)現(xiàn)，但卻難以測試IHz以下的信號頻率。因而，現(xiàn)有的簡易頻率計(jì)只能測試IHz以上的信號頻率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供基于單片機(jī)的頻率測試系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的頻率計(jì)無法測試IHz以下信號頻率的不足。本技術(shù)為解決上述技術(shù)問題還提供了一種基于單片機(jī)頻率測試系統(tǒng)，該頻率測試系統(tǒng)包括波形產(chǎn)生芯片、計(jì)數(shù)器、單片機(jī)和顯示裝置，波形產(chǎn)生芯片的輸出端與計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號端相連，計(jì)數(shù)器中存放計(jì)數(shù)初值的數(shù)據(jù)端口與單片機(jī)的計(jì)數(shù)初值控制輸出端口相連，計(jì)數(shù)器的輸出端口與單片機(jī)的第一外部中斷接口相連，4次該外部中斷為一個(gè)測試周期，用于對頻率范圍為O. 01 9999Hz的待測信號的計(jì)數(shù)、顯示和清零，待測信號與單片機(jī)的第二外部中斷接口相連，該外部中斷用于對頻率范圍為O. 01 9999Hz的待測信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，單片機(jī)首先設(shè)置一計(jì)數(shù)初值，使計(jì)數(shù)器的輸出信號的周期為O. 5S，一個(gè)測試周期就為2S，一個(gè)測試周期被對待測信號的計(jì)數(shù)時(shí)間為1S，第一外部中斷第一次到來后，開啟第二外部中斷，第一外部中斷第二次到來后，不進(jìn)行任何處理；第一外部中斷第三次到來后，關(guān)閉第二外部中斷，保存對待測信號上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)的全局計(jì)數(shù)變量，單片機(jī)的輸出端通過其SPI接口與顯示裝置相連，用于控制顯示裝置對待測信號的頻率計(jì)數(shù)進(jìn)行顯示；第一外部中斷第四次到來后，判斷在 一個(gè)測試周期內(nèi)對待側(cè)信號的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)變量是否為0，如果不為0，判定待測信號的頻率為I 9999Hz，則得到的計(jì)數(shù)變量的大小就是待測信號的頻率，如果計(jì)數(shù)變量為0，單片機(jī)對計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值進(jìn)行修改，使計(jì)數(shù)器輸出信號的周期為5S，則一個(gè)測試周期為20S，判斷在該測試周期內(nèi)對待側(cè)信號的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)變量是否為0，如果不為0，判定待測信號的頻率為O.1 O. 9Hz，則得到的計(jì)數(shù)變量的大小除以10就是待測信號的頻率，如果計(jì)數(shù)變量為0，單片機(jī)對計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值進(jìn)行修改，使計(jì)數(shù)器輸出信號的周期為50S，則一個(gè)測試周期為200S，判斷在該測試周期內(nèi)對待側(cè)信號的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)變量是否為0，如果不為0，判定待測信號的頻率為O. 01 O. 09Hz，則得到的計(jì)數(shù)變量的大小除以100就是待測信號的頻率。所述的顯示裝置包括串行LED顯示芯片和四個(gè)8段數(shù)碼管，串行LED顯示芯片的輸入端與單片機(jī)的SPI接口相連，串行LED顯示芯片的輸出端與所述4個(gè)8段數(shù)碼管相連，8段數(shù)碼管的控制端與串行LED顯示芯片的片選信號端相連，四個(gè)8段數(shù)碼管分別用于顯示頻率的個(gè)位、十位、百位和千位。系統(tǒng)的頻率測量范圍為I 9999HZ時(shí)，只驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的7位數(shù)據(jù)位，而不點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)；如果系統(tǒng)的頻率測量范圍為O.1 O. 9Hz，則顯示數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)將十位數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)亮；如果系統(tǒng)的頻率測量范圍為O. Ol O. 09Hz，則顯示數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)將百位位數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)亮。所述的單片機(jī)為AT89C51單片機(jī)。所述的所述的計(jì)數(shù)器為可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253。所述的波形產(chǎn)生芯片為555振蕩器。本技術(shù)的有益效果是本技術(shù)以單片機(jī)為核心，利用單片機(jī)對外部待測信號的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到待測信號的頻率，單片機(jī)根據(jù)信號的頻率范圍，控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值，實(shí)現(xiàn)測量范圍的自動(dòng)切換，本技術(shù)不僅可以測試IHz以上的信號頻率，也可以測試IHz以下的信號頻率，并且可以實(shí)現(xiàn)測量范圍的自動(dòng)切換。附圖說明圖1是本技術(shù)基于單片機(jī)的頻率測試系統(tǒng)實(shí)施例中的系統(tǒng)框圖；圖2是本技術(shù)實(shí)施例中外部中斷I的子程序流程圖。具體實(shí)施方式為了使本技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)例僅僅用以解釋本技術(shù)，并不用于限制本技術(shù)。本技術(shù)的基于單片機(jī)的頻率測試系統(tǒng)的實(shí)施例我們以待測/[目號的最聞?lì)l率為 9999Hz為例進(jìn)行說明。如圖1所不，本實(shí)施例中的基于單片機(jī)的頻率測試系統(tǒng)包括包括單片機(jī)、555振蕩器、可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253、串行LED顯示芯片MAX7219和4個(gè)8段數(shù)碼管。系統(tǒng)選用常用的AT89C51單片機(jī)作為控制核心，其端口 PO用作低8位數(shù)據(jù)，連至可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253 ;并且PO的輸出經(jīng)過8位鎖存器，其8位輸出用作低8位地址，QO和Ql分別連至可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253的AO和Al，Q7經(jīng)過反相器連至可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253的片選信號#CS,也就是可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253的基地址為80H，并占有地址 80H 83H ；555振蕩器產(chǎn)生周期為O. 25s的方波信號，該信號連至可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器82253的計(jì)數(shù)器O的引腳CLKO ;設(shè)置可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253的計(jì)數(shù)器O工作于方波發(fā)生器模式下，門控信號GATEO連至+5V并一直保持高電平，所以可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253的計(jì)數(shù)初值決定了 OUTO輸出的方波信號的的頻率，從而決定了待測信號頻率的測量范圍。 如果計(jì)數(shù)初值為2，0UT0會輸出周期為O. 5s的方波信號，系統(tǒng)的頻率測量范圍為I 9999Hz ;如果計(jì)數(shù)初值為20，OUTO會輸出周期為5s的方波信號，系統(tǒng)的頻率測量范圍為O.1 O. 9Hz ;如果計(jì)數(shù)初值為200，OUTO會輸出周期為50s的方波信號，系統(tǒng)的頻率測量范圍為O. 01 O. 09Hz ；0UT0連至AT89C51的外部中斷I輸入引腳，初始時(shí)，計(jì)數(shù)初值為2，系統(tǒng)的測量范圍為I 9999Hz ；外部待測信號連接AT89C51單片機(jī)的外部中斷O引腳，外部中斷O的中斷處理子程序主要完成待測信號上升沿的計(jì)數(shù)；單片機(jī)的P3. 4 P3. 7引腳連接串行LED顯示芯片MAX7219，其中，P3. 7連至MAX7219的片選，P3. 4 P3. 6模擬SPI協(xié)議，實(shí)現(xiàn)MAX7219的控制；串行顯示芯片MAX7219外部級聯(lián)了 4個(gè)8段數(shù)碼管，分別顯示頻率的個(gè)位、十位、百位和千位。系統(tǒng)的頻率測量范圍為I 9999Hz時(shí)，只驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的7位數(shù)據(jù)位，而不點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)；如果系統(tǒng)的頻率測量范圍為O.1 O. 9Hz，則顯示數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)將十位數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)亮；如果系統(tǒng)的頻率測量范圍為O.1 O. 9Hz，則顯示數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)將十位數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)亮；如果系統(tǒng)的頻率測量范圍為O. 01 O. 09Hz，則顯示數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)將百位位數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)亮；設(shè)置并開啟51單片機(jī)的外部中斷I后，4次外部中斷I成為一個(gè)周期，完成待測信號的計(jì)數(shù)、顯示和清零在第一次外部中斷O到來后，開啟外部中斷O ;在第二次外部中斷I到來后，不進(jìn)行任何處理；在第三次外部中斷I到來后，關(guān)閉外部中斷0，保存全局計(jì)數(shù)變量，并送至串行LED顯示芯片MAX7219，從而驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示頻率值；在第四次外部中斷I到來后，判斷全局計(jì)數(shù)變量是否為0，如果為0，則將8253的計(jì)數(shù)初值改為20，使系統(tǒng)的頻率測量范圍為O.1 O. 9本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于單片機(jī)的頻率測試系統(tǒng)，其特征在于：該頻率測試系統(tǒng)包括波形產(chǎn)生芯片、計(jì)數(shù)器、單片機(jī)和顯示裝置，波形產(chǎn)生芯片的輸出端與計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號端相連，計(jì)數(shù)器中存放計(jì)數(shù)初值的數(shù)據(jù)端口與單片機(jī)的計(jì)數(shù)初值控制輸出端口相連，計(jì)數(shù)器的輸出端口與單片機(jī)的第一外部中斷接口相連，4次該外部中斷為一個(gè)測試周期，用于對頻率范圍為0.01～9999Hz的待測信號的計(jì)數(shù)、顯示和清零，待測信號與單片機(jī)的第二外部中斷接口相連，該外部中斷用于對頻率范圍為0.01～9999Hz的待測信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，單片機(jī)首先設(shè)置一計(jì)數(shù)初值，使計(jì)數(shù)器的輸出信號的周期為0.5S，一個(gè)測試周期就為2S，一個(gè)測試周期被對待測信號的計(jì)數(shù)時(shí)間為1S，第一外部中斷第一次到來后，開啟第二外部中斷，第一外部中斷第二次到來后，不進(jìn)行任何處理；第一外部中斷第三次到來后，關(guān)閉第二外部中斷，保存對待測信號上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)的全局計(jì)數(shù)變量，單片機(jī)的輸出端通過其SPI接口與顯示裝置相連，用于控制顯示裝置對待測信號的頻率計(jì)數(shù)進(jìn)行顯示。

【技術(shù)特征摘要】
1.基于單片機(jī)的頻率測試系統(tǒng)，其特征在于該頻率測試系統(tǒng)包括波形產(chǎn)生芯片、計(jì)數(shù)器、單片機(jī)和顯示裝置，波形產(chǎn)生芯片的輸出端與計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號端相連，計(jì)數(shù)器中存放計(jì)數(shù)初值的數(shù)據(jù)端口與單片機(jī)的計(jì)數(shù)初值控制輸出端口相連，計(jì)數(shù)器的輸出端口與單片機(jī)的第一外部中斷接口相連，4次該外部中斷為一個(gè)測試周期，用于對頻率范圍為0. 01 9999Hz的待測信號的計(jì)數(shù)、顯示和清零，待測信號與單片機(jī)的第二外部中斷接口相連，該外部中斷用于對頻率范圍為0. 01 9999Hz的待測信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，單片機(jī)首先設(shè)置一計(jì)數(shù)初值，使計(jì)數(shù)器的輸出信號的周期為0. 5S，一個(gè)測試周期就為2S，一個(gè)測試周期被對待測信號的計(jì)數(shù)時(shí)間為1S，第一外部中斷第一次到來后，開啟第二外部中斷，第一外部中斷第二次到來后，不進(jìn)行任何處理；第一外部中斷第三次到來后，關(guān)閉第二外部中斷，保存對待測信號上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)的全局計(jì)數(shù)變量，單片機(jī)的輸出端通過其SPI接口與顯示裝置相連，用于控制顯示裝置對待測信號的頻率計(jì)數(shù)進(jìn)行顯示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張海濤，張世偉，白舸，劉翠蘋，
申請(專利權(quán))人：河南科技大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國別省市：