利用單片機(jī)與CPLD設(shè)計的等精度步率計
發(fā)布時間:2013/11/18 20:53:34 訪問次數(shù):571
CPLD的高速數(shù)據(jù)采集能力與單片機(jī)的靈活運算、高效控制能力結(jié)合起來,DLW21SN371SQ2L發(fā)揮各自的專長,可制成一種計數(shù)頻率達(dá)100MHz的低成本智能數(shù)字頻率計。顯示部分使用16x2字符型液晶顯示器,可對測量的頻率、周期進(jìn)行實時顯示(如有必要還可顯示占空比)。
測量頻率的傳統(tǒng)方法主要有直接測量法、分頻測量法、測周法等,這些方法往往只適用于測量某一段頻率,當(dāng)被測信號的頻率發(fā)生較大變化時,測量的精度就會下降。而基于等精度原理測量頻率的方法,在整個頻率測量過程中都能達(dá)到相同的測量精度,并且與被測信號的頻率變化無關(guān)。等精度測量的波形原理見圖1。
由圖1可見,等精度測量時的實際門控時間(實際閘門)不是一個固定值,而是一個與被測頻率信號有關(guān)的值——剛好是被測信號的整數(shù)倍。
在實際門控時間內(nèi),同時對標(biāo)準(zhǔn)信號和被測信號進(jìn)行計數(shù),再通過數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)得到被測信號的頻率。由于實際門控信號是被測信號的整數(shù)倍,就消除了對被測信號產(chǎn)生的土1計數(shù)誤差,但是會產(chǎn)生對標(biāo)準(zhǔn)信號士1的計數(shù)誤差。
由于標(biāo)準(zhǔn)頻率信號一般采用晶體作為標(biāo)準(zhǔn)信號發(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,頻率測試范圍在0.1—1 Hz時,閘門時間為10s;而頻奉測試范圍21Hz時,閘門時間為Is。
在實際門控時間內(nèi),對標(biāo)準(zhǔn)信號和被測信號同時進(jìn)行計數(shù),設(shè)被測信號的頻率為Fx,周期為Tx,標(biāo)準(zhǔn)信號的頻率為Fb,周期為Tb,那么測得的被測信號脈沖數(shù)為CNT×,測得的標(biāo)準(zhǔn)信號脈沖數(shù)為CNTb。
CPLD的高速數(shù)據(jù)采集能力與單片機(jī)的靈活運算、高效控制能力結(jié)合起來,DLW21SN371SQ2L發(fā)揮各自的專長,可制成一種計數(shù)頻率達(dá)100MHz的低成本智能數(shù)字頻率計。顯示部分使用16x2字符型液晶顯示器,可對測量的頻率、周期進(jìn)行實時顯示(如有必要還可顯示占空比)。
測量頻率的傳統(tǒng)方法主要有直接測量法、分頻測量法、測周法等,這些方法往往只適用于測量某一段頻率,當(dāng)被測信號的頻率發(fā)生較大變化時,測量的精度就會下降。而基于等精度原理測量頻率的方法,在整個頻率測量過程中都能達(dá)到相同的測量精度,并且與被測信號的頻率變化無關(guān)。等精度測量的波形原理見圖1。
由圖1可見,等精度測量時的實際門控時間(實際閘門)不是一個固定值,而是一個與被測頻率信號有關(guān)的值——剛好是被測信號的整數(shù)倍。
在實際門控時間內(nèi),同時對標(biāo)準(zhǔn)信號和被測信號進(jìn)行計數(shù),再通過數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)得到被測信號的頻率。由于實際門控信號是被測信號的整數(shù)倍,就消除了對被測信號產(chǎn)生的土1計數(shù)誤差,但是會產(chǎn)生對標(biāo)準(zhǔn)信號士1的計數(shù)誤差。
由于標(biāo)準(zhǔn)頻率信號一般采用晶體作為標(biāo)準(zhǔn)信號發(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,頻率測試范圍在0.1—1 Hz時,閘門時間為10s;而頻奉測試范圍21Hz時,閘門時間為Is。
在實際門控時間內(nèi),對標(biāo)準(zhǔn)信號和被測信號同時進(jìn)行計數(shù),設(shè)被測信號的頻率為Fx,周期為Tx,標(biāo)準(zhǔn)信號的頻率為Fb,周期為Tb,那么測得的被測信號脈沖數(shù)為CNT×,測得的標(biāo)準(zhǔn)信號脈沖數(shù)為CNTb。
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