摘 要：介绍带有随机干扰脉冲的低频信号测频原理、实用电路、程序设计和误差分析。
关键词：低频信号；频率测量；单片机应用
1引言
图1(a)为无干扰脉冲的低频信号波形图，其测频方法通常有周期法、频率法和等精度测量法等。图1(b)为带有随机干扰脉冲的低频信号波形图，随机干扰脉冲只在低电平持续时间内出现。针对图1(b)信号特征，笔者利用单片机at89c51中的t0、t1计数器，采用软件查询方法实现带有随机干扰脉冲的低频信号频率测量，其测频范围为1hz～10khz。
2测量原理
通过一个2.1s的粗测过程，由程序自动测量图1(b)中包括干扰脉冲在内的实际信号的周期t1，t2，……tn，取其中较大者，记作tmax，tmax的取值范围为t≤tmaz≤t。其中，粗测过程持续时间2.1s的确定，是考虑到测频范围1hz～10khz中出现下限频率1hz时，测量的各种可能性中至少有一个完整的tmax值。
然后进行一个实测准备过程，避免粗测过程结束时恰好落在低电平。由于干扰脉冲的存在，直接进行实测过程会造成较大的随机误差。当程序查询到下降时，进行延时，路过低电平，以保证紧随其后的下降沿为某一个脉冲完整周期的开端。实测准备过程的时间大约在0.2s～2s之间。
从该下降沿开始，启动计时器t计时，开始实测过程。每查询到一个完整周期的第一个下降沿，延时，跳过低电平，有效地避免干扰脉冲的影响，同时计数器n加1。进行到1s时准备结束实测过程，即在其后的一个下降沿结束测频过程。这样，实测过程的时间为t=1+t′(s)，其间累计的有效脉冲个数为n，则信号频率为：
3测频电路
测频实用电路原理图如图2所示。由信号整形电路、单片机at89c51、键盘和显示电路等组成。at89c51片内有2个16位定时/计数器t0和t1，设置为16位
粗测过程中，t0用于2.1s定时，2.1s到结束粗测过程；t1用于测ti(i=1，2，…，n)，从中确定tmax，为实
测量过程主要包括粗测、实测准备、实测三个过程，测频程序框图略。
4误差分析
测频误差主要来源于n个有效脉冲对应的时间t的测量误差δt。测时误 差δt主要由两部分组成，一是计时器计数误差δt1。计时器的标准时钟脉冲采用fosc，当fosc=12mhz时，δt1=1μs。二是软件查询信号输入引脚状态的响应误差δt2。at89c51系列单片机执行查询引脚状态指令时，若一个机器周期采样到高电平，接着的下一个机器周期采样到低电平，则判定为出现一个下降沿。这一查询过程最大的可能误差δt2≤一
5结束语
本文提出的方法经过笔者实际使用，具有硬件电路简单、测量精度高、抗干扰能力强、性价比高等特点，适用于低频测量。
参考文献
［1］ 余永权.89系列(mcs51兼容)flash单片机原理及应用［m］.北京：电子工业出版社，2001.
［2］ 张友德.单片微型机原理、应用与实验［m］.上海：复旦大学出版社，2000.
