开关量及频率信号的采集

一、开关量和频率信号的隔离
在很多场合对开关量的信号规定不同，有些场合规定继电器的断开和闭合为”1”和”0”，有些场合把TTL的高低电平作为”1”和”0”，而国外有些仪表把15V和0V作为开关量的”1”和”0”等。正是由于以上对开关量的规定方法不同，在开关量的测量中，为了保证测量电路能接受不同规定的开关信号，必须在开关电路中加隔离保护措施。如图3.31所示。

在图3.31中，V1和V2是测试系统提供的两组地隔离的电源，一般都使用5V供电。O1为光电耦合器，根据信号速度不同使用型号也有区别，高频时使用高速光耦（如6N137），低速时使用普通光耦（如TLP521-1）。R1一般选用330Ω，R2一般选用3.3KΩ。经光耦输出的信号会产生变形和失真，所以在光耦后要加一级施密特整形，之后方可作为数字电路的输入信号使用。
二、开关量和频率信号的处理方法
开关量经隔离整形后可以直接送到微机测试系统的I/O子系统，微机通过指令读入后根据逻辑需要产生相应操作，对于开关量的处理只是逻辑判断或运算，在微机测试系统中尤其是以单片机为核心的测试系统实现起来非常简单，在此不做详细介绍。
频率信号的测试相对来说要复杂一些，一般包括时基电路和计数电路两部分，时基电路用来产生精确定时，计数电路用来计在时基电路产生的精确时间段T内输入信号的脉冲数N，根据上述结果，得到所测频率值f：
(1)
频率信号的测量可以用硬件定时电路和计数电路实现，但电路复杂。由于在微机测试系统中往往用单片机作为核心，单片机内部资源十分丰富，比如MCS-51系列单片机，由于内部有两个定时/计数器，因此可以十分方便地用来测量频率信号，设计思路是：用定时/计数器0产生精确时基并产生定时中断，由定时/计数器1对隔离后的频率信号进行计数，每秒计算一次总计数值便是频率测量结果。