CN108037358B - 单片机频率测试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单片机频率测试系统，包括单片机和积分电路，本发明还提供基于单片机频率测试系统的方法，包括如下步骤：将基准信号和测试信号分别送到基准频率计数器和测试频率计数器，设定基准频率和测试频率；基准频率计数器和测试频率计数器同时开始计数M个周期，基准频率计数器计数到M值，将PW脚置高电平，ADC脚置高阻，积分电路开始工作；测试频率计数器计数到M值，将PW脚置高阻，ADC脚置ADC功能，积分电路电平保持，单片机通过ADC测得代表测试频率与基准频率差值的电压值。与相关技术相比，本发明提供的单片机频率测试系统及方法可以突破单片机速度和计数器位数的限制，提高测试结果的精确度和准确性。

Description

单片机频率测试系统及方法
技术领域
本发明涉及频率测试技术领域，尤其涉及一种单片机频率测试系统及方法。
背景技术
随着电子信息产业的发展，信号作为其最基础的元素，其频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要，而且需要测频的范围也越来越宽。测量频率的方法有很多种，主要分为模拟法和数字法两大类，传统的模拟法频率测试方式通常采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路进行频率测量，产品不但体积较大，运行速度慢，而且测量范围低，精度低。因此，随着对频率测试的要求的提高，传统的模拟式测频方法在实际应用中已不能满足要求。
数字式频率测试方法主要有计数法和周期测量法。计数法是通过记录确定时间内被测信号的脉冲个数来得到信号频率。周期测量法是通过在一个周期内，记录标准频率信号变化次数来得到信号频率。
单片机测试频率一般采用数字式频率测试方法，但是，由于受单片机速度和计数器位数限制，往往无法准确测试较高信号频率。
因此，有必要提供一种单片机频率测试系统及方法以解决上述问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种单片机频率测试系统及方法，以提高单片机测试较高频率的精度和准确性。
本发明提供了单片机频率测试系统，包括单片机和积分电路，所述单片机设有ADC、I/O脚和ADC脚，所述积分电路设有PW脚，所述PW脚接所述I/O脚，所述ADC通过所述ADC脚接所述积分电路，所述单片机还包括：时钟，用于产生时钟信号；分频器，用于对所述时钟信号分频，得到具有基准频率的基准信号；基准频率计数器，用于计数所述基准信号的周期；测试频率计数器，用于计数所述单片机接收的测试信号的周期。
优选的，所述积分电路是恒流源积分电路。
优选的，所述积分电路包括电容C1、C2、电阻R1、R2、R3、R4以及三极管Q1，所述电阻R1一端连接所述ADC脚，另一端连接所述三极管Q1的集电极，所述电阻R3一端连接所述PW脚，另一端连接所述三极管Q1的发射极，所述电阻R2一端连接所述三极管Q1的基极，另一端接地，所述电容C1一端连接所述三极管的集电极，另一端接地，所述电阻R4一端连接所述PW脚，另一端连接所述三极管Q1的基极，所述电容C2一端连接所述三极管Q1的基极，另一端接地。
优选的，所述电容C1的电容值是0.01μf，所述电容C2的电容值是0.1μf，所述电阻R1的电阻值是100Ω，所述电阻R2的电阻值是20KΩ，所述电阻R3的电阻值是10KΩ，所述电阻R4的电阻值是7.5KΩ。
本发明还提供了一种基于权利要求1所述的单片机频率测试系统的方法，包括如下步骤：
S1、将所述基准信号和所述测试信号分别送到所述基准频率计数器和所述测试频率计数器，设定所述基准信号的频率是基准频率，所述测试信号的频率是测试频率，且所述基准频率大于所述测试频率；
S2、所述基准频率计数器和所述测试频率计数器同时开始计数M个周期，其中，M为大于0的整数；
S3、所述基准频率计数器计数到M值，将所述PW脚置高电平，所述ADC脚置高阻，所述积分电路开始工作；
S4、所述测试频率计数器计数到M值，将所述PW脚置高阻，所述ADC脚置ADC功能，所述积分电路电平保持，所述单片机通过所述ADC测得代表所述测试频率与所述基准频率差值的电压值。
优选的，基于所述单片机频率测试系统的方法，在步骤S4之后还包括步骤：
S5、所述ADC测完所述电压值后，所述ADC脚输出低电平，放掉所述积分电路存储的电荷。
优选的，所述积分电路包括电容C1、C2、电阻R1、R2、R3、R4以及三极管Q1，所述电阻R1一端连接所述ADC脚，另一端连接所述三极管Q1的集电极，所述电阻R3一端连接所述PW脚，另一端连接所述三极管Q1的发射极，所述电阻R2一端连接所述三极管Q1的基极，另一端接地，所述电容C1一端连接所述三极管的集电极，另一端接地，所述电阻R4一端连接所述PW脚，另一端连接所述三极管Q1的基极，所述电容C2一端连接所述三极管Q1的基极，另一端接地。
优选的，所述电容C1的电容值是0.01μf，所述电容C2的电容值是0.1μf，所述电阻R1的电阻值是100Ω，所述电阻R2的电阻值是20KΩ，所述电阻R3的电阻值是10KΩ，所述电阻R4的电阻值是7.5KΩ。
优选的，所述电荷存储于所述电容C1和电容C2。
与相关技术相比，本发明提供的单片机频率测试系统及方法通过设定基准频率，在测试过程中，调节PW脚和ADC脚，通过ADC测量代表测试频率和基准频率差值的电压值，从而得出测试频率，其在测试较高信号频率时，可以突破单片机速度和计数器位数的限制，以提高测试结果的精确度和准确性。
附图说明
图1是本发明单片机频率测试系统的结构示意图；
图2是本发明单片机频率测试系统的积分电路图；
图3是本发明基于单片机频率测试系统方法的流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1是本发明单片机频率测试系统的结构示意图。本发明单片机频率测试系统100包括单片机1和积分电路2。
所述单片机1包括I/O脚11、ADC脚12、时钟13、分频器14、基准频率计数器15、测试频率计数器16和ADC 17。
请结合参阅图2，所述积分电路2包括PW脚21、电容C1、C2、电阻R1、R2、R3、R4以及三极管Q1。
所述I/O脚11接所述积分电路2的所述PW脚21，所述ADC 17通过所述ADC脚12接所述积分电路2。
所述时钟13用于产生时钟信号。
所述分频器14用于对所述时钟信号分频，得到具有基准频率的基准信号。
所述基准频率计数器15用于计数所述基准信号的周期。
所述测试频率计数器16用于计数所述单片机1接收的测试信号的周期。
请结合参阅图2，所述积分电路2是恒流源积分电路，其对积分电容C1充电可以保证充电电压与时间有良好的线性关系，所述积分电路2包括电容C1、C2，电阻R1、R2、R3和R4以及三极管Q1；所述电阻R1一端连接所述ADC脚12，另一端连接所述三极管Q1的集电极，所述电阻R3一端连接所述PW脚21，另一端连接所述三极管Q1的发射极，所述电阻R2一端连接所述三极管Q1的基极，另一端接地，所述电容C1一端连接所述三极管的集电极，另一端接地，所述电阻R4一端连接所述PW脚，另一端连接所述三极管Q1的基极，所述电容C2一端连接所述三极管Q1的基极，另一端接地。
所述电容C1的电容值是0.01μf，所述电容C2的电容值是0.1μf，所述电阻R1的电阻值是100Ω，所述电阻R2的电阻值是20KΩ，所述电阻R3的电阻值是10KΩ，所述电阻R4的电阻值是7.5KΩ。
请一并参阅图3，图3是本发明基于单片机频率测试系统方法的流程图，其包括如下步骤：
S1、将所述基准信号和所述测试信号分别送到所述基准频率计数器15和所述测试频率计数器16，设定所述基准信号的频率是基准频率，所述测试信号的频率是测试频率，且所述基准频率大于所述测试频率。
S2、所述基准频率计数器15和所述测试频率计数器16同时开始计数M个周期，其中，M为大于0的整数。
S3、所述基准频率计数器15计数到M值，将所述PW脚21置高电平，所述ADC脚12置高阻，所述积分电路2开始工作。
S4、所述测试频率计数器16计数到M值，将所述PW脚21置高阻，所述ADC脚12置ADC功能，所述积分电路2电平保持，所述单片机1通过所述ADC 17测得代表所述测试频率与所述基准频率差值的电压值。
具体地，所述PW脚21接所述单片机1的所述I/O口11，其输出脉冲宽度是基准信号和被测信号M个周期的时间差。
S5、所述ADC 17测完所述电压值后，所述ADC脚12输出低电平，放掉所述积分电路2存储的电荷，为下一个周期做准备。
具体地，所述电荷存储于所述电容C1和电容C2。
与相关技术相比，本发明提供的单片机频率测试系统及方法通过设定基准频率，在测试过程中，调节PW脚21和ADC脚12，通过ADC 17测量代表测试频率和基准频率差值的电压值，从而得出测试频率，其在测试较高信号频率时，可以突破单片机速度和计数器位数的限制，以提高测试结果的精确度和准确性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种单片机频率测试系统，用于测试测试信号的频率，包括单片机和积分电路，所述单片机设有ADC、I/O脚和ADC脚，所述积分电路设有PW脚，所述PW脚用于输出脉冲信号，所述PW脚接所述I/O脚，所述ADC通过所述ADC脚接所述积分电路，其特征在于，所述单片机还包括：
时钟，用于产生时钟信号；
分频器，用于对所述时钟信号分频，得到具有基准频率的基准信号；
基准频率计数器，计数所述基准信号的周期至M个周期，触发所述积分电路开始充电；
测试频率计数器，计数所述单片机接收的所述测试信号的周期至M个周期，触发所述积分电路保持电平；
其中所述M为大于0的整数，所述ADC测量代表所述基准信号的频率与所述测试信号的频率差值的电压值；
所述积分电路包括电容C1、C2、电阻R1、R2、R3、R4以及三极管Q1，所述电阻R1一端连接所述ADC脚，另一端连接所述三极管Q1的集电极，所述电阻R3一端连接所述PW脚，另一端连接所述三极管Q1的发射极，所述电阻R2一端连接所述三极管Q1的基极，另一端接地，所述电容C1一端连接所述三极管的集电极，另一端接地，所述电阻R4一端连接所述PW脚，另一端连接所述三极管Q1的基极，所述电容C2一端连接所述三极管Q1的基极，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的单片机频率测试系统，其特征在于，所述积分电路是恒流源积分电路。
3.根据权利要求1所述的单片机频率测试系统，其特征在于，所述电容C1的电容值是0.01μf，所述电容C2的电容值是0.1μf，所述电阻R1的电阻值是100Ω，所述电阻R2的电阻值是20KΩ，所述电阻R3的电阻值是10KΩ，所述电阻R4的电阻值是7.5KΩ。
4.一种基于权利要求1所述的单片机频率测试系统的频率测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将所述基准信号和所述测试信号分别送到所述基准频率计数器和所述测试频率计数器，设定所述基准信号的频率是基准频率，所述测试信号的频率是测试频率，且所述基准频率大于所述测试频率；
S2、所述基准频率计数器和所述测试频率计数器同时开始计数M个周期，其中，M为大于0的整数；
S3、所述基准频率计数器计数到M值，将所述PW脚置高电平，所述ADC脚置高阻，所述积分电路开始工作；
S4、所述测试频率计数器计数到M值，将所述PW脚置高阻，所述ADC脚置ADC功能，所述积分电路电平保持，所述单片机通过所述ADC测得代表所述测试频率与所述基准频率差值的电压值。
5.根据权利要求4所述的基于所述单片机频率测试系统的频率测试方法，其特征在于，在步骤S4之后还包括步骤：
S5、所述ADC测完所述电压值后，所述ADC脚输出低电平，放掉所述积分电路存储的电荷。
6.根据权利要求4所述的基于所述单片机频率测试系统的频率测试方法，其特征在于，所述电容C1的电容值是0.01μf，所述电容C2的电容值是0.1μf，所述电阻R1的电阻值是100Ω，所述电阻R2的电阻值是20KΩ，所述电阻R3的电阻值是10KΩ，所述电阻R4的电阻值是7.5KΩ。
7.根据权利要求5所述的基于所述单片机频率测试系统的频率测试方法，其特征在于，所述电荷存储于所述电容C1和电容C2。
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