[发明专利]一种基于嵌入式微控制器的信号频率和占空比的检测方法

说明书

本发明提供的基于嵌入式微控制器的信号频率和占空比的检测方法，根据嵌入式系统的需求确定信号的测量周期，同时应用中央处理单元的定时器的捕获中断使能和定时中断使能，捕捉被测脉冲信号的相邻上升沿到达时的特征值以及同一个周期内下降沿到达时的特征值，将相邻上升沿的特征值进行比较运算，得到被测脉冲信号的频率值，将下降沿与上升沿到达时的特征值进行比较，从而计算得到被测脉冲信号的占空比，同时，捕捉到的特征值还用以判断并控制在一个频率测量周期内只进行一个频率测量过程。本发明申请极大了扩展了嵌入式微控制器的被测脉冲信号的频率范围，简化了在较宽频率范围内变化的被测脉冲信号的频率的测量方式，降低了系统的CPU使用率，还能够同时测量被测脉冲信号的占空比。

技术领域

本发明涉及微电脉冲信号的频率检测技术，更具体地，涉及基于嵌入式微控制器的信号频率的检测方法。

背景技术

在自动化、智能化深入发展的今天，很多信号涉及数字波形的测量，包括频率与占空比。使用嵌入式微控制器测量方波的频率与占空比是使用最广泛的一种方式。由于信号的频率从高到低，范围极广，目前，通用的方式为高频率信号使用计数的方式进行测量，而低频信号使用计时的方式进行测量，根据实际情况预先设定测量方法。

测量低频信号时，使用定时器时钟对信号的上升信号进行计数，计算波形一个周期内的定时器计数信号的数量，已知定时器的频率，即可计算出信号的周期T，从而得到频率值。

低频信号使用计时法测量频率时，一般用定时中断的方式，若此时有高频信号接入，中断占用了大量的中央处理单元运行时间，系统可能在较长时间的中断中无法跳出，给系统的稳定性带来了较多的风险。

测量高频信号时，采用计数的方式连续计数若干个波形，然后计算出该若干个波形总共花费的时间，再计算得到一个完整波形的周期，从而得出频率。但计数程序一般比较复杂，且计数的数量很难确定。因高频信号的范围比较广，实际的测量的最高阀值与最低阀值之间的测量时间差异很大。例如，假设信号为1KHz～8KHz，计数假设为100个，则测量8KHz信号时需要的响应时间为1.25ms，而1KHz信号需要的响应时间为10ms。因此，在开发过程中需要经验判断计数的数量。

且使用计数法的方式测量高频率信号，若高频档有低频信号接入例如20Hz，需要5S才能计数满100个脉冲，响应的时间非常长。

根据信号不同的频率范围选择不同的测量方法，此种方式简单易用，可靠方便，但在未知目标频率范围的情况下，有一定的局限性。通常情况下，预设的高频与低频的阀值必须重叠，当待测信号在阀值信号附近时，容易产生计数法与计时法切换的错误，而且不好界定临界频率。在端口误接或者有超过测量范围的信号时，中央处理单元可能会失去响应或者崩溃，影响系统的稳定性。此外，这两种方法均不能测量信号占空比。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于嵌入式微控制器的信号频率检测方法。

根据本发明的一个方面，提供一种适应较宽频率范围的基于嵌入式微控制器的信号频率的检测方法，其由中央处理单元接收并处理被测脉冲信号，并根据嵌入式系统的需求确定信号的测量周期，在一个频率测量周期内，其具体的测量步骤如下：

S1、设置中央处理单元定时器的定时中断使能和捕获中断使能；

S2、当被测脉冲信号的一个完整波形的第一个上升沿到来时，定时器捕获中断使能，触发外部中断，中央处理单元获取并记录被测脉冲信号的第一特征值；

S3、当被测脉冲信号的一个完整波形的第二个上升沿到来时，定时器捕获中断使能，触发外部中断，中央处理单元的系统定时器记录被测脉冲信号的第二特征值；

S4、确认完成一个脉冲测量过程；

关闭捕获中断使能，将所述第二特征值与第一特征值进行比较运算，计算得出被测脉冲信号的频率值。