[发明专利]一种脉冲输入频率测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业测控技术领域，具体涉及一种基于单片机的脉冲输入频率测量方法。

背景技术

在工控系统中，经常需要测量各种脉冲输入信号的频率，例如通过测定变频器的脉冲输入频率来实现调速功能。目前，单片机常用的脉冲输入频率测量方法有测频法、测周法、多周期同步法等。测频法相对测量时间较长，主要适用于高频测量；测周相对测量速度快，主要应用于低频测量，但其存在一个测量时钟周期的固有误差，影响测试精度；多周期同步法测试精度相对较高，但是测试实时性随之降低。近年来，借助于嵌入式技术的不断发展，模拟内插值法、游标法、相位补偿法等测量方法不断涌现，使测试精度不断提高，但很多测量方法的测试原理实现复杂且占用系统资源较高。行业内迫切需要对现有脉冲输入频率测量方法进行革新，以实现更高效、更精确的测控。

发明内容

针对现有脉冲输入频率测量方法存在的上述缺陷，本发明提供一种精度高、占用系统硬件资源少、系统软件利用率高、并能很好兼顾高频和低频的脉冲输入频率测量方法。

本发明的技术方案如下：

一种脉冲输入频率测量方法，包括以下步骤：

步骤一：将测定的输入脉冲频率范围划分多个连续的频率区间，将这些频率区间按照频率从高到低的顺序设为区间1，区间2，…，区间n；为所述每一频率区间设定相应的周期时间，将这些周期时间以单片机内部定时器的基准时间的计数个数表示，对应设为计数个数t1，计数个数t2，…，计数个数tn；根据所述频率区间及周期时间，计算得到每一频率区间在对应周期时间内的脉冲计数个数的范围，将这些脉冲计数个数的范围对应设为范围1，范围2，…，范围n；

步骤二：设定单片机的定时器，用外部脉冲输入作为该定时器计数时钟源，采集输入脉冲的个数，在中断优先级较高的定时器中断中计时；当到达计数个数t1时，读取捕捉到的脉冲的个数，如果读取到的脉冲个数在范围1内，则将读取的计数个数和脉冲个数分别保存在t_N和N1中，并将频率更新标志置起；如果读取到的脉冲个数不在范围1内，则将读取的周期时间延长为计数个数t2；当到达计数个数t2时，读取采集到的脉冲的个数，并以上述同样的方式通过判断脉冲个数的多少决定是否延长读取的周期时间至计数个数t3；如不延长，则将读取的计数个数和脉冲个数分别保存在t_N和N1中，并将频率更新标志置起；否则，继续延长读取的周期时间；依次类推，直至读取的周期时间延长至计数个数tn；

步骤三：定义N1_befor为当前N1的前一次的N1值；定义L1为N1=N1_befor时有效数组长度；定义f为输入脉冲频率值；定义Pluse_Array[]为用来存储捕捉到脉冲个数N1的数组；定义L1_sit为当前N1将要存放在数组Pluse_Array[]中的位置；定义L1_sit%L1为最早存储N1数据的位置；定义flag=1为L1_sit>L1时的标志；定义sum为当前有效长度为L1长度内元素之和；定义有效数组长度L1=4000/t_N；

若N1=N1_befor，且L1_sit>L1时，flag为1，否则flag=0；当flag为0时，直接计算脉冲输入的频率f=(4000/t_N)*N1，并保存当前N1到Pluse_Array[L1_sit]处；若flag为1，计算当前数组L1长度内的元素之和sum，sum=当前数组内L1个元素之和sum+N1值-L1_sit%L1位置的值，并将当前N1值保存在Pluse_Array[L1_sit%L1]处，覆盖原来的Pluse_Array[L1_sit%L1]的值，运算之后的sum值即是当前1秒内捕捉到输入脉冲的个数，即输入脉冲的频率值f。

本发明的有益技术效果是：

一、本发明捕捉到的脉冲频率的精度高，实际用信号发生器作为外部脉冲信号源，300KHz误差脉冲个数只有1个。

二、本发明占用的系统硬件资源少，输入脉冲的捕捉只需要一个定时器。

三、本发明的系统软件利用率高，不用因为脉冲的输入捕捉而进中断。

四、本发明计时的定时器通常不用单独设定一个定时器，只用在优先级最高的定时器中断中判断间隔时间t1。

五、本发明能很好兼顾测量高频和低频的脉冲信号，捕捉脉冲频宽高，实测最高频率远大于300KHz（且精度很好）。

附图说明

图1是脉冲输入捕捉时间根据脉冲频率调整的流程图。