一種基于單片機的頻率, 占空比 脈寬測量方法

    頻率已經成為大家所熟悉的物理量。而單片機的出現，更是對包括測頻在內的各種測量技術帶來了許多重大的飛躍，然而，小體積、價廉、功能強等優勢也在電子領域占有非常重要的地位。頻率、脈寬、占空比的測量在汽車電子等許多領域有著廣泛的應用。

     本文給出了一種以MSP430單片機為核心的頻率，占空比，脈寬測量系統的設計方法。此方法成功應用于深圳 Fathitech公司的FT287萬用表。

       測頻系統的硬件結構

       目前測量頻率最主要的方法為電子計數法。電子計數法主要通過單片機進行控制。由于單片機的較強控制與運算功能，電子計數法的測量頻率范圍寬，精度高，易于實現。本設計就是采用單片機電子計數法來測量頻率，其系統硬件原理框圖如圖1所示。

                                                                                    圖1  頻率，占空比 脈寬測量電路原理框圖

       當外部輸入電壓幅度太小的時候（低于比較器的反轉電壓），將不會觸發內部電路的比較器，從而測得的頻率信號為0。因此為了測量出外部信號的頻率必須保證外部信號的幅度。FT287萬用表在測量頻率是通過程控放大器將不同范圍的輸入信號放大到合適的幅度，從而可以輕松測量出小信號的頻率，占空比，脈寬。

測量系統的軟件設計

       用單片機電子計數法測量頻率又分為測頻率法和測周期法兩種方法。測量頻率主要是在單位定時時間里對被測信號脈沖進行計數;測量周期法則是在被測信號一個周期時間里對某一基準時鐘脈沖進行計數。

       本文采用前者的方法對一段時間（約200ms）內的頻率采用單片機的定時器進行計數，從而計算頻率的大小。 采用一段時間（約200ms）內的頻率采用單片機的定時器進行捕獲 ，從而計算頻率信號的脈寬和占空比。

其軟件流程圖如下圖：

結論

       通過上述的方法測量。深圳費思科技公司的的FT287萬用表可以進行精確的頻率占空比和脈寬測量。在單獨頻率測量的功能下 可以精確測量5~1MHz以內的頻率信號，其分辨率為0.01Hz。在占空比，脈寬測量功能下可以測量10kHz以內頻率信號的脈寬和占空比，同通過顯示頻率信號的大小。