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利用单片机与CPLD设计的等精度步率计

发布时间:2013/11/18 20:53:34 访问次数:567

    CPLD的高速数据采集能力与单片机的灵活运算、高效控制能力结合起来,DLW21SN371SQ2L发挥各自的专长,可制成一种计数频率达100MHz的低成本智能数字频率计。显示部分使用16x2字符型液晶显示器,可对测量的频率、周期进行实时显示(如有必要还可显示占空比)。
    测量频率的传统方法主要有直接测量法、分频测量法、测周法等,这些方法往往只适用于测量某一段频率,当被测信号的频率发生较大变化时,测量的精度就会下降。而基于等精度原理测量频率的方法,在整个频率测量过程中都能达到相同的测量精度,并且与被测信号的频率变化无关。等精度测量的波形原理见图1。
    由图1可见,等精度测量时的实际门控时间(实际闸门)不是一个固定值,而是一个与被测频率信号有关的值——刚好是被测信号的整数倍。

          
  在实际门控时间内,同时对标准信号和被测信号进行计数,再通过数学公式推导得到被测信号的频率。由于实际门控信号是被测信号的整数倍,就消除了对被测信号产生的土1计数误差,但是会产生对标准信号士1的计数误差。
    由于标准频率信号一般采用晶体作为标准信号发生源,因此可以达到很高的精度。
    本系统采用智能的闸门控制方式,频率测试范围在0.1—1 Hz时,闸门时间为10s;而频奉测试范围21Hz时,闸门时间为Is。
    在实际门控时间内,对标准信号和被测信号同时进行计数,设被测信号的频率为Fx,周期为Tx,标准信号的频率为Fb,周期为Tb,那么测得的被测信号脉冲数为CNT×,测得的标准信号脉冲数为CNTb。

    CPLD的高速数据采集能力与单片机的灵活运算、高效控制能力结合起来,DLW21SN371SQ2L发挥各自的专长,可制成一种计数频率达100MHz的低成本智能数字频率计。显示部分使用16x2字符型液晶显示器,可对测量的频率、周期进行实时显示(如有必要还可显示占空比)。
    测量频率的传统方法主要有直接测量法、分频测量法、测周法等,这些方法往往只适用于测量某一段频率,当被测信号的频率发生较大变化时,测量的精度就会下降。而基于等精度原理测量频率的方法,在整个频率测量过程中都能达到相同的测量精度,并且与被测信号的频率变化无关。等精度测量的波形原理见图1。
    由图1可见,等精度测量时的实际门控时间(实际闸门)不是一个固定值,而是一个与被测频率信号有关的值——刚好是被测信号的整数倍。

          
  在实际门控时间内,同时对标准信号和被测信号进行计数,再通过数学公式推导得到被测信号的频率。由于实际门控信号是被测信号的整数倍,就消除了对被测信号产生的土1计数误差,但是会产生对标准信号士1的计数误差。
    由于标准频率信号一般采用晶体作为标准信号发生源,因此可以达到很高的精度。
    本系统采用智能的闸门控制方式,频率测试范围在0.1—1 Hz时,闸门时间为10s;而频奉测试范围21Hz时,闸门时间为Is。
    在实际门控时间内,对标准信号和被测信号同时进行计数,设被测信号的频率为Fx,周期为Tx,标准信号的频率为Fb,周期为Tb,那么测得的被测信号脉冲数为CNT×,测得的标准信号脉冲数为CNTb。

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