利用單片機(jī)與CPLD設(shè)計(jì)的等精度步率計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2013/11/18 20:53:34 訪問(wèn)次數(shù):574
CPLD的高速數(shù)據(jù)采集能力與單片機(jī)的靈活運(yùn)算、高效控制能力結(jié)合起來(lái),DLW21SN371SQ2L發(fā)揮各自的專長(zhǎng),可制成一種計(jì)數(shù)頻率達(dá)100MHz的低成本智能數(shù)字頻率計(jì)。顯示部分使用16x2字符型液晶顯示器,可對(duì)測(cè)量的頻率、周期進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示(如有必要還可顯示占空比)。
測(cè)量頻率的傳統(tǒng)方法主要有直接測(cè)量法、分頻測(cè)量法、測(cè)周法等,這些方法往往只適用于測(cè)量某一段頻率,當(dāng)被測(cè)信號(hào)的頻率發(fā)生較大變化時(shí),測(cè)量的精度就會(huì)下降。而基于等精度原理測(cè)量頻率的方法,在整個(gè)頻率測(cè)量過(guò)程中都能達(dá)到相同的測(cè)量精度,并且與被測(cè)信號(hào)的頻率變化無(wú)關(guān)。等精度測(cè)量的波形原理見(jiàn)圖1。
由圖1可見(jiàn),等精度測(cè)量時(shí)的實(shí)際門控時(shí)間(實(shí)際閘門)不是一個(gè)固定值,而是一個(gè)與被測(cè)頻率信號(hào)有關(guān)的值——?jiǎng)偤檬潜粶y(cè)信號(hào)的整數(shù)倍。
在實(shí)際門控時(shí)間內(nèi),同時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和被測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),再通過(guò)數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)得到被測(cè)信號(hào)的頻率。由于實(shí)際門控信號(hào)是被測(cè)信號(hào)的整數(shù)倍,就消除了對(duì)被測(cè)信號(hào)產(chǎn)生的土1計(jì)數(shù)誤差,但是會(huì)產(chǎn)生對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)士1的計(jì)數(shù)誤差。
由于標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)一般采用晶體作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生源,因此可以達(dá)到很高的精度。
本系統(tǒng)采用智能的閘門控制方式,頻率測(cè)試范圍在0.1—1 Hz時(shí),閘門時(shí)間為10s;而頻奉測(cè)試范圍21Hz時(shí),閘門時(shí)間為Is。
在實(shí)際門控時(shí)間內(nèi),對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和被測(cè)信號(hào)同時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù),設(shè)被測(cè)信號(hào)的頻率為Fx,周期為Tx,標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率為Fb,周期為Tb,那么測(cè)得的被測(cè)信號(hào)脈沖數(shù)為CNT×,測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)脈沖數(shù)為CNTb。
CPLD的高速數(shù)據(jù)采集能力與單片機(jī)的靈活運(yùn)算、高效控制能力結(jié)合起來(lái),DLW21SN371SQ2L發(fā)揮各自的專長(zhǎng),可制成一種計(jì)數(shù)頻率達(dá)100MHz的低成本智能數(shù)字頻率計(jì)。顯示部分使用16x2字符型液晶顯示器,可對(duì)測(cè)量的頻率、周期進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示(如有必要還可顯示占空比)。
測(cè)量頻率的傳統(tǒng)方法主要有直接測(cè)量法、分頻測(cè)量法、測(cè)周法等,這些方法往往只適用于測(cè)量某一段頻率,當(dāng)被測(cè)信號(hào)的頻率發(fā)生較大變化時(shí),測(cè)量的精度就會(huì)下降。而基于等精度原理測(cè)量頻率的方法,在整個(gè)頻率測(cè)量過(guò)程中都能達(dá)到相同的測(cè)量精度,并且與被測(cè)信號(hào)的頻率變化無(wú)關(guān)。等精度測(cè)量的波形原理見(jiàn)圖1。
由圖1可見(jiàn),等精度測(cè)量時(shí)的實(shí)際門控時(shí)間(實(shí)際閘門)不是一個(gè)固定值,而是一個(gè)與被測(cè)頻率信號(hào)有關(guān)的值——?jiǎng)偤檬潜粶y(cè)信號(hào)的整數(shù)倍。
在實(shí)際門控時(shí)間內(nèi),同時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和被測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),再通過(guò)數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)得到被測(cè)信號(hào)的頻率。由于實(shí)際門控信號(hào)是被測(cè)信號(hào)的整數(shù)倍,就消除了對(duì)被測(cè)信號(hào)產(chǎn)生的土1計(jì)數(shù)誤差,但是會(huì)產(chǎn)生對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)士1的計(jì)數(shù)誤差。
由于標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)一般采用晶體作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生源,因此可以達(dá)到很高的精度。
本系統(tǒng)采用智能的閘門控制方式,頻率測(cè)試范圍在0.1—1 Hz時(shí),閘門時(shí)間為10s;而頻奉測(cè)試范圍21Hz時(shí),閘門時(shí)間為Is。
在實(shí)際門控時(shí)間內(nèi),對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和被測(cè)信號(hào)同時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù),設(shè)被測(cè)信號(hào)的頻率為Fx,周期為Tx,標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率為Fb,周期為Tb,那么測(cè)得的被測(cè)信號(hào)脈沖數(shù)為CNT×,測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)脈沖數(shù)為CNTb。
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