CN111175573A - 交流电压频率的检测方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交流电压频率的检测方法，包括：设置系统时钟及采样时钟；接收待测交流电压，根据所述待测交流电压的波形变化触发采样中断，得到两次采样中断之间的采样周期计数值；根据所述采样周期计数值和采样时钟，得到所述待测交流电压的周期和频率。本发明解决了现有技术对交流电压频率进行采样时存在的采样范围受限、准确性较低、成本较高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及信息技术领域，尤其涉及一种交流电压频率的检测方法、装置、设备及介质。
背景技术
现有的交流电压频率采样电路，控制芯片的尺寸大，比如12C5A60S2芯片，其封装尺寸长为2060mil，宽为0.6mil；控制芯片的引脚多，可达到40个，容易造成资源浪费，增加成本；且控制芯片对交流电压频率的采样范围有一定的限制，难以保证采样得到的交流电压频率的准确性。
因此，寻找一种方法解决现有技术对交流电压频率进行采样时存在的采样范围受限、准确性较低、成本较高的问题成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种交流电压频率的检测方法、装置、设备及介质，以解决现有技术对交流电压频率进行采样时存在的采样范围受限、准确性较低、成本较高的问题。
一种交流电压频率的检测方法，包括：
设置系统时钟及采样时钟；
接收待测交流电压，根据所述待测交流电压的波形变化触发采样中断，得到两次采样中断之间的采样周期计数值；
根据所述采样周期计数值和采样时钟，得到所述待测交流电压的周期和频率。
可选地，所述设置系统时钟及采样时钟包括：
将预设的外部时钟设置为系统时钟；
对所述系统时钟进行预分频，得到采样时钟。
可选地，所述接收待测交流电压，根据所述待测交流电压的波形变化触发采样中断，得到两次采样中断之间的采样周期计数值包括：
接收待测交流电压，当检测到所述待测交流电压的上升沿/下降沿时，触发第一次采样中断，寄存器开始计数；
启动寄存器溢出中断，记录寄存器在计数过程中的溢出中断次数；
当再次检测到所述待测交流电压的上升沿/下降沿时触发第二次采样中断，记录寄存器在第二次采样中断时的计数值；
根据所述溢出中断次数、计数值以及寄存器的容量，得到采样周期计数值。
可选地，所述根据所述采样周期计数值和采样时钟，得到所述待测交流电压的周期和频率包括：
根据所述采样时钟，得到采样计数间隔；
根据所述采样计数间隔和采样周期计数值，得到所述待测交流电压的周期和频率。
可选地，所述检测方法应用于PIC16F1823芯片。
一种交流电压频率的检测装置，包括：
设置模块，用于设置系统时钟及采样时钟；
检测模块，用于接收待测交流电压，根据所述待测交流电压的波形变化触发采样中断，得到两次采样中断之间的采样周期计数值；
获取模块，用于根据所述采样周期计数值和采样时钟，得到所述待测交流电压的周期和频率。
可选地，所述检测模块包括：
第一中断单元，用于接收待测交流电压，当检测到所述待测交流电压的上升沿/下降沿时，触发第一次采样中断，寄存器开始计数；
溢出中断单元，用于启动寄存器溢出中断，记录寄存器在计数过程中的溢出中断次数；
第二中断单元，用于当再次检测到所述待测交流电压的上升沿/下降沿时触发第二次采样中断，记录寄存器在第二次采样中断时的计数值；
周期计数值获取单元，用于根据所述溢出中断次数、计数值以及寄存器的容量，得到采样周期计数值。
可选地，所述检测装置应用于PIC16F1823芯片。
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述交流电压频率的检测方法。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述交流电压频率的检测方法。
本发明实施例通过预先设置系统时钟及采样时钟；然后接收待测交流电压，根据所述待测交流电压的波形变化触发采样中断，得到两次采样中断之间的采样周期计数值；最后根据所述采样周期计数值和采样时钟，得到所述待测交流电压的周期和频率；通过配置软件程序对交流电压频率进行检测，不仅实现了对交流电压频率的实时检测，而且提高了频率检测的准确度，有效的简化了交流电压频率的检测电路，降低交流电压频率检测的成本，且代码可裁剪，移植性较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中交流电压频率的检测方法的一流程图；
图2是本发明一实施例中交流电压频率的检测方法中步骤S101的实现流程图；
图3是本发明一实施例中交流电压频率的检测方法中步骤S102的实现流程图；
图4是本发明一实施例中交流电压频率的检测方法中步骤S103的实现流程图；
图5是本发明一实施例中交流电压频率的检测装置的原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下对本实施例提供的交流电压频率的检测方法进行详细的描述。本发明实施例提供的交流电压频率的检测方法的目的是为了克服现有技术采用交流电压频率检测电路对交流电压频率进行检测存在的采样范围受限、准确性较低、成本较高的问题，实现通过单片机芯片检测交流电压频率。
在本发明实施例中，所述交流电压频率的检测方法应用于单片机芯片，优选为PIC16F1823芯片。其中，所述PIC16F1823芯片具有体积小、价格低、功耗低的特性，不仅具有频率捕捉功能，还可以对电压数值进行采集，将内部计算结果通过串口发送出去；且其系统时钟最大可达32M。本发明实施例采用所述PIC16F1823芯片来实现所述交流电压频率的检测方法，将所述PIC16F1823芯片与采集电路连接即可实现交流电压频率的检测，简化了现有的交流电压频率检测电路，有效地降低对交流电压频率的检测成本。
在一实施例中，如图1所示，一种交流电压频率的检测方法，包括如下步骤：
在步骤S101中，设置系统时钟及采样时钟。
在这里，所述系统时钟是指所述单片机芯片的主时钟，即所述PIC16F1823芯片的主时钟。所述采样时钟是指对所述交流电压频率的捕获时钟。
可选地，图2为本发明实施例提供的交流电压频率的检测方法中步骤S101的具体实现流程。参阅图2，所述步骤S101包括：
在步骤S201中，将预设的外部时钟设置为系统时钟。
在这里，为了提高对交流电压频率的采样精度，降低采样结果对其他采样操作的影响，本发明实施例采用外接晶振提供的外部时钟作为所述系统时钟。其中，所述外接晶振优选为16M的外部晶振，所述系统时钟为16M/4。
在步骤S202中，对所述系统时钟进行预分频，得到采样时钟。
在配置好系统时钟后，选择主捕获时钟的预分频系数。所述系统时钟经过所述预分频系数后产生的时钟，作为采样时钟。
可选地，以PIC16F1823芯片为例，在MPLAB X IDE调试环境里，可直接配置CONFIG1和CONFIG2，配置完成后导出时钟宏配置代码来完成对所述采样时钟的设置。当所述系统时钟为16M/4，预分频系数为4，则所述采样时钟优选为16M/4/4。
在步骤S102中，接收待测交流电压，根据所述待测交流电压的波形变化触发采样中断，得到两次采样中断之间的采样周期计数值。
在这里，所述待测交流电压为采集电路提供的交流电压信号。所述采集电路接收实际交流电压，通过将所述实际交流电压的幅值降低为适合所述单片机芯片处理的范围，并保持所述实际交流电压的频率不变，得到所述待测交流电压。
本发明实施例通过将所述单片机芯片的采集引脚接入所述采集电路接收所述待测交流电压。当接收到待测交流电压时，按照所述待测交流电压的波形变化触发采样中断，并获取两次采样中断之间的采样周期计数值。在这里，所述波形变化包括上升沿、下降沿。本发明实施例根据连续两次上升沿触发的采样中断，或者连续两次下降沿触发的采样中断，来获取所述待测交流电压对应的采样周期计数值。
可选地，图3示出了本发明实施例提供的交流电压频率的检测方法中步骤S102的实现流程。如图3所示，所述步骤S102包括：
在步骤S301中，接收待测交流电压，当检测到所述待测交流电压的上升沿/下降沿时，触发第一次采样中断，寄存器开始计数。
在本发明实施例中，所述单片机芯片具有检测信号的上升沿/下降沿的功能。本发明实施例通过预设标志位TMR1IF来传达上升沿/下降沿的检测信号。当所述单片机芯片检测到所述待测交流电压的上升沿/下降沿时，将预设标志位TMR1IF置为1，并触发采样中断，使得所述单片机芯片中的寄存器开始计数；然后将所述预设标志位TMR1IF置为0，以等待下一次采样中断。
所述寄存器优选为16位寄存器CCPR1H：CCPR1L。所述寄存器的计数值存入第一预设变量time中，其中time＝CCPR1H*256+CCPR1L，或者time＝CCPR1L。可选地，在对交流电压频率进行采样前，本发明实施例还对所述寄存器进行初始化，以使得所述寄存器的计数值为0，使得所述寄存器从0开始计数，有利于提高对交流电压频率的检测精度。
在步骤S302中，启动寄存器溢出中断，记录寄存器在计数过程中的溢出中断次数。
在这里，当所述待测交流电压的周期较大时，即连续两次上升沿或连续两次下降沿之间的间隔较大时，寄存器还没有累加到待测交流电压的周期的最大值之前就发生溢出。对于每一次溢出，所述寄存器会从0开始计数。鉴于此，本发明实施例进一步启动寄存器溢出中断，每当寄存器发生溢出时，产生溢出中断，并记录溢出中断的次数。可选地，所述溢出中断的次数存入第二预设变量spill_time。所述第二预设变量的初始值为0，当所述寄存器发生溢出时，所述第二预设变量根据溢出中断加1。
以所述16位寄存器为例，每次溢出中断，所述第二预设变量spill_time加1，表示所述寄存器的计数值增加2的16次方，即65536。
在步骤S303中，当再次检测到所述待测交流电压的上升沿/下降沿时触发第二次采样中断，记录寄存器在第二次采样中断时的计数值。
在将所述预设标志位TMR1IF置为0后，若再次检测到所述待测交流电压的上升沿/下降沿时，再次将所述预设标志位TMR1IF置为1，并触发采样中断，使得所述单片机芯片中的寄存器停止计数。根据所述第一预设变量获取第二次采样中断时的所述寄存器的计数值。
可选地，当所述寄存器为16位寄存器时，第二次采样中断时所述第一预设变量time＝CCPR1H*256+CCPR1L，或者time＝CCPR1L。
在步骤S304中，根据所述溢出中断次数、计数值以及寄存器的容量，得到采样周期计数值。
在得到所述溢出中断次数spill_time和第二次采样中断时的计数值time后，结合所述寄存器的容量，计算寄存器在所述交流电压的一对上升沿/下降沿间隔之间的自加总值，作为所述交流电压频率的采样周期计数值。其中，所述采样周期计数值为所述溢出中断次数spill_time与寄存器容量的乘积，再加上第二次采样中断时的计数值。
示例性地，以16位寄存器为例，所述交流电压频率的采样周期计数值TIME＝time+spill_time*216。
由于本发明实施例是以所述寄存器在所述交流电压的一对上升沿/下降沿间隔之间的自加总值，作为所述交流电压频率的采样周期计数值，因此可以对任意间隔大小进行计数，扩大了对交流电压频率的采样范围。
在步骤S103中，根据所述采样周期计数值和采样时钟，得到所述待测交流电压的周期和频率。
在这里，所述采样周期计数值表示所述待测交流电压的一个完整周期内所述寄存器的计数值，因此，根据所述采样周期计数值与一次计数的时长即可得到所述待测交流电压的周期。
可选地，图4示出了本发明实施例提供的交流电压频率的检测方法中步骤S103的实现流程。如图4所示，所述步骤S103包括：
在步骤S401中，根据所述采样时钟，得到采样计数间隔。
本发明实施例根据采样时钟求取倒数，得到采样周期中相邻两次计数之间的计数时长，记为采样计数间隔。
在步骤S402中，根据所述采样计数间隔和采样周期计数值，得到所述待测交流电压的周期和频率。
然后根据所述采样周期计数值与所述采样计数间隔的乘积，得到所述待测交流电压的周期，最后对所述待测交流电压的周期求倒数，得到所述待测交流电压的频率。
示例性地，以16位寄存器为例，若所述交流电压频率的采样周期计数值TIME＝time+spill_time*216，所述系统时钟为16M/4，所述采样时钟为16M/4/4，则所述采样计数间隔t_one＝1/(16M/4/4)，所述待测交流电压的周期T＝TIME*t_one，所述待测交流电压的频率f＝1/T＝1/(TIME*t_one)。
综上所述，本发明实施例通过预先设置系统时钟及采样时钟；然后接收待测交流电压，根据所述待测交流电压的波形变化触发采样中断，得到两次采样中断之间的采样周期计数值；最后根据所述采样周期计数值和采样时钟，得到所述待测交流电压的周期和频率；通过配置软件程序对交流电压频率进行检测，不仅实现了对交流电压频率的实时检测，而且提高了频率检测的准确度，有效的简化了交流电压频率的检测电路，降低交流电压频率检测的成本，且代码可裁剪，移植性较高。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在一实施例中，提供一种交流电压频率的检测装置，该交流电压频率的检测装置与上述实施例中交流电压频率的检测方法一一对应。如图5所示，该交流电压频率的检测装置包括设置模块51、检测模块52、获取模块53。各功能模块详细说明如下：
设置模块51，用于设置系统时钟及采样时钟；
检测模块52，用于接收待测交流电压，根据所述待测交流电压的波形变化触发采样中断，得到两次采样中断之间的采样周期计数值；
获取模块53，用于根据所述采样周期计数值和采样时钟，得到所述待测交流电压的周期和频率。
可选地，所述设置模块51包括：
系统时钟设置单元，用于将预设的外部时钟设置为系统时钟；
采样时钟设置单元，用于对所述系统时钟进行预分频，得到采样时钟。
可选地，所述检测模块52包括：
第一中断单元，用于接收待测交流电压，当检测到所述待测交流电压的上升沿/下降沿时，触发第一次采样中断，寄存器开始计数；
溢出中断单元，用于启动寄存器溢出中断，记录寄存器在计数过程中的溢出中断次数；
第二中断单元，用于当再次检测到所述待测交流电压的上升沿/下降沿时触发第二次采样中断，记录寄存器在第二次采样中断时的计数值；
周期计数值获取单元，用于根据所述溢出中断次数、计数值以及寄存器的容量，得到采样周期计数值。
可选地，所述获取模块53包括：
间隔获取单元，用于根据所述采样时钟，得到采样计数间隔；
周期/频率获取单元，用于根据所述采样计数间隔和采样周期计数值，得到所述待测交流电压的周期和频率。
可选地，所述检测装置应用于PIC16F1823芯片。
关于交流电压频率的检测装置的具体限定可以参见上文中对于交流电压频率的检测方法的限定，在此不再赘述。上述交流电压频率的检测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种交流电压频率的检测方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
设置系统时钟及采样时钟；
接收待测交流电压，根据所述待测交流电压的波形变化触发采样中断，得到两次采样中断之间的采样周期计数值；
根据所述采样周期计数值和采样时钟，得到所述待测交流电压的周期和频率。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种交流电压频率的检测方法，其特征在于，包括：
设置系统时钟及采样时钟；
接收待测交流电压，根据所述待测交流电压的波形变化触发采样中断，得到两次采样中断之间的采样周期计数值；
根据所述采样周期计数值和采样时钟，得到所述待测交流电压的周期和频率。
2.如权利要求1所述的交流电压频率的检测方法，其特征在于，所述设置系统时钟及采样时钟包括：
将预设的外部时钟设置为系统时钟；
对所述系统时钟进行预分频，得到采样时钟。
3.如权利要求1所述的交流电压频率的检测方法，其特征在于，所述接收待测交流电压，根据所述待测交流电压的波形变化触发采样中断，得到两次采样中断之间的采样周期计数值包括：
接收待测交流电压，当检测到所述待测交流电压的上升沿/下降沿时，触发第一次采样中断，寄存器开始计数；
启动寄存器溢出中断，记录寄存器在计数过程中的溢出中断次数；
当再次检测到所述待测交流电压的上升沿/下降沿时触发第二次采样中断，记录寄存器在第二次采样中断时的计数值；
根据所述溢出中断次数、计数值以及寄存器的容量，得到采样周期计数值。
4.如权利要求1所述的交流电压频率的检测方法，其特征在于，所述根据所述采样周期计数值和采样时钟，得到所述待测交流电压的周期和频率包括：
根据所述采样时钟，得到采样计数间隔；
根据所述采样计数间隔和采样周期计数值，得到所述待测交流电压的周期和频率。
5.如权利要求1至4任一项所述的交流电压频率的检测方法，其特征在于，所述检测方法应用于PIC16F1823芯片。
6.一种交流电压频率的检测装置，其特征在于，包括：
设置模块，用于设置系统时钟及采样时钟；
检测模块，用于接收待测交流电压，根据所述待测交流电压的波形变化触发采样中断，得到两次采样中断之间的采样周期计数值；
获取模块，用于根据所述采样周期计数值和采样时钟，得到所述待测交流电压的周期和频率。
7.如权利要求6所述的交流电压频率的检测装置，其特征在于，所述检测模块包括：
第一中断单元，用于接收待测交流电压，当检测到所述待测交流电压的上升沿/下降沿时，触发第一次采样中断，寄存器开始计数；
溢出中断单元，用于启动寄存器溢出中断，记录寄存器在计数过程中的溢出中断次数；
第二中断单元，用于当再次检测到所述待测交流电压的上升沿/下降沿时触发第二次采样中断，记录寄存器在第二次采样中断时的计数值；
周期计数值获取单元，用于根据所述溢出中断次数、计数值以及寄存器的容量，得到采样周期计数值。
8.如权利要求6或7所述的交流电压频率的检测装置，其特征在于，所述检测装置应用于PIC16F1823芯片。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的交流电压频率的检测方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的交流电压频率的检测方法。
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