基于单片机的等精度数字测频装置的原理及实现
基于单片机的等精度数字测频
基于单片机的等精度数字测频在技术领域内，频率是一个最基本的参数，频率与其它许多电参量的测量计划，都有非常疏远的关系。
因此，频率的测量就显得更为重要，而且，目前在电子测量中，频率的测量精确度最高。
1. 电子计数测频原理框图首先，被测信号通过放大整形，形成幅度全都，外形全都是计数脉冲。
然后，N将它加到闸门的一个输入端，闸门由门控信号来控制其关闭时光。
计得的脉冲送至译码，再送显示出来。
而由晶振产生的1MHz的振荡信号经放大整形，形成方波，经多个10分频10s，1s，0.1s，0.01s，1ms，那么有fx=N／T符合测频定义。
按照f=N／T。
不难看出，采纳计数器测频的测量误差，一方面打算于闸门时光T准不精确，即由晶振提供的标准频率的精确度△T／T=-(△fo／fo)；另一方面打算于计数器计得的数准不准，即"±1误差"，△N／N=±1／N=±(1／○XTfx)。
所以，计数器挺直测频的误差主要有两项，即±1误差和标准频率误差。
测低频时，因为±1误差产生的测频误差大得惊人，所以不宜采纳挺直测频办法。
因为fX较低时，利用计数器挺直测频，由±1误差所引起的测频误差将会大到不行允许的程度。
所以，为了提高测量低频时的精确度，即削减±1误差的影响，可改成先测周期Tx，然后计算fx=1／Tx。
2. 电子计数器测周期原理Tx经放大整形控制双稳态触发器形成门控信号，控制闸门的开闭；然后晶搌产生的1MHz的振荡信号，经放大整形形成方波，产生幅度全都，外形全都是计数脉冲。
当闸门打开时，对计数脉冲举行计数；闸门关闭时，停止计数。
计得的脉冲送译码，送显示。
3. 定时器工作原理8XX的定时器T1由TH1，TL1组成，定时器T0由TH0，TL0组成。
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基于单片机控制的数字频率计设计
基于单片机控制的数字频率计设计1. 简介在电子领域中，频率对于信号处理和电路设计至关重要。
频率计是一种测量电信号频率的仪器，它可以帮助工程师们更好地理解信号的特性，并在电路设计和调试中起到至关重要的作用。
在本文中，我将详细探讨基于单片机控制的数字频率计的设计原理和实现方法，希望能帮助读者全面理解这一主题。
2. 频率计原理频率计的原理在于对输入信号的周期进行测量，并通过适当的算法将其转换为频率。
基于单片机的数字频率计设计采用计数的方法来测量信号周期，然后利用计数的结果和时间基准来计算频率。
在这个过程中，单片机起到了关键的控制和计算作用，能够精准地对输入信号进行测量和处理。
3. 单片机选择在设计数字频率计时，单片机的选择至关重要。
一般情况下，我们会选择性能稳定、计算能力强、易于编程的单片机作为核心控制芯片。
常用的单片机包括STC系列、STM32系列和PIC系列等，它们都具有较好的性能和可靠性，适合用于数字频率计的设计和实现。
4. 系统设计数字频率计系统一般由信号输入、单片机控制、显示模块和电源模块等部分组成。
在系统设计中，信号输入模块用于接收待测信号，并将其转换为数字信号输入到单片机中；单片机控制模块负责对输入信号进行计数和处理，并输出结果到显示模块；显示模块一般采用数码管或液晶显示屏，用于显示测量的频率数值。
电源模块需要为整个系统提供稳定的工作电压，确保系统正常运行。
5. 算法设计在数字频率计的设计中，算法的设计对于测量结果的准确性和稳定性至关重要。
一般而言，常见的测频算法包括时间测量法、计数器法和分频计数法等。
这些算法都需要考虑精确的计数和时间基准，以确保测量结果的准确性。
在算法设计中还需要考虑到单片机的计算能力和存储空间，选择合适的算法和数据结构来降低系统的复杂度和成本。
6. 实现方法基于单片机的数字频率计的实现方法有多种，可以根据具体的需求和应用场景选择合适的硬件和软件方案。
在硬件设计方面，需要考虑信号输入电路、计数电路、显示电路和电源电路等部分；在软件设计方面，需要编写相应的程序代码，实现信号测量、数据处理和显示控制等功能。
基于单牒同的等精度数字测频装置的原理及实现
最 后 讨 论 了装 置 的 性 能 指 标
关键词 ： 片机 ； 等精度 ； 测频 ； 浮点运 算 单 分类号 ：？９５ ＇ｄ ３ Ｉ 文 献标 识码 ： Ｂ 文章 编号 ：０６ ９７２Ｏ ）４ ０ ９ ２ １０ —６７｛Ｏ２Ｏ 一ＯＯ —０
传统 的数字 频率 计具有 ８位或 更多 位的数 码显
ｏ ｏ ｌｔ ｉ Ｍ ｉｒ ｃ ｍ ｐ ｅ ｎ Ｍ ｎ ｉｈ ｃ ｃ ｏ ｏ ｕｔｒ
Ｃｈ ｎ Ｙｉｉ ｅ ｘｎ
摘 要 ：提 出 了一种基 于单片机 的等精 度数 字测频 装置 的 实现 方案 。介 绍 了利 用单片机 的 内部 计数 器和程 序运 算功 能进 行等 精度 频 率测量 和显 示的 实现 方 法。给 出了测量 原理 和装 置 的设计 思 想 ，
的闸 门宽度 Ｔ。其输 入信 号 的频 率可表 示为 ：
ｊ ｌ ＝Ｎｌ Ｔ Ｔ ／ ０ （
标 准时标 信号也由晶体振荡器产生 ， 它具有足够 的周期稳定 度 ， 可看作常数 。因此 ， ￡的相对误差为 ：
Ｔ ｇ
＝ ＝ ［
惆
图 ２ 等精 度 数 字 测频 原 理
图 １ 直 接 方式 数字 测 频 原 理
信 号频率 很低 时 ，由于 闸门 时间有 限而 测得 的 Ｎ 很小 ， 因此 ， 使得测 频误差 相应增 大 ， 量精度 也 随 测 之 降低 。这是 直接测频 方式 的 固有缺陷 。
基于单片机的等精度频率计设计
基于单片机的等精度频率计设计0 引言随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，特别是单片微机的出现和发展，使传统的电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化，形成一种完全突破传统概念的新一代测量仪器。
频率计广泛采用了高速集成电路和大规模集成电路，使仪器在小型化、耗电、可靠性等方面都发生了重大的变化。
传统的频率计测量误差较大，等精度频率计以其测量准确、精度高、方便等优势将得到广泛的应用。
传统的测频方法有直接测频法和测周法[1]，在一定的闸门时间内计数，门控信号和被测信号不同步，计数值会产生一个脉冲的误差。
等精度测频法采用门控信号和被测信号同步，消除对被测信号计数产生的一个脉冲的误差。
等精度频率测量方法消除了量化误差，可以在整个测试频段内保持高精度不变，其精度不会因被测信号频率的高低而发生变化。
采用单片机作为控制核心的等精度频率计，可以充分利用单片机软件编程技术实现等精度测频。
通过单片机对同步门的控制，使被测信号和标准信号在闸门时间内同步测量，为了提高精度，将电子计数功能转为测周期，采用多周期同步测量技术，实现等精度测量。
1 等精度频率计的测量原理1．1 等精度频率计的测量原理500)this.style.width=500;”border=“0” />基于传统测频原理的频率计的测量精度将随被测信号频率的变化而变化。
传统的直接测频法其测量精度将随被测信号频率的降低而降低，测周法的测量精度将随被测信号频率的升高而降低，在实用中有较大的局限性，而等精度频率计不但具有较高的测量精度，而且在整个频率区域能保持恒定的测试精度。
等精度频率的测量原理图1 所示[2]。
频率为fx 的被测信号经通道滤波、放大、整形后输入到同步门控制电路和主门1（闸门），晶体振荡器的输出信号作为标准信号（时基信号）输入到主门2。
被测信号在同步控制门的作用下，产生一。
基于单片机等精度数字频率计的设计与实现
基于单片机等精度数字频率计的设计与实现作者：赵贺来源：《硅谷》2008年第19期[摘要]该系统以AT90S8515单片机为核心，应用单片机的运算和控制功能并采用等精度测量原理、应用LED显示器实时地将所测频率显示出来，在实际应用中既能满足测量的精度要求，又具有很好的性能价格比。
[关键词]单片机等精度测量频率中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)1010020－01一、前言基于传统测频原理的频率计在实际使用中存在比较大的局限性，其测量精度会随着被测信号频率的下降而下降，而等精度频率计在整个测频区内能保持恒定的测试精度，具有较高的测量精度。
二、等精度测量原理等精度频率测量的实现方法如图1所示。
在图中，预置门控信号是宽度为的一个脉冲，CNT1和CNT2是两个可控的计数器。
标准频率信号从CNT1的时钟输入端CLK输入，其频率为，经整形后的被测信号从CNT2的时钟输入端CLK输入，设其实际频率为。
当预置门控信号为高时，经整形后的被测信号的上升沿通过D触发器的Q端同时启动计数器CNT1和CNT2。
CNT1和CNT2分别对被测信号（频率为）和标准频率信号（频率为）同时计数。
当预置门信号为低电平时，随后而至的被测信号的上升沿将使两个计数器同时关闭。
设在一次预置门时间内对被测信号的计数值为，对标准信号的计数值为，则下式成立：则计数结束后由CNT1和CNT2输出的计数值，根据上式的等精度测量公式即可计算出被测信号的频率。
由上述可见，等精度测频法具有以下三个特点：⑴相对测量误差与被测频率的高低无关；⑵增大或可以增大，减少测量误差，提高测量精度；⑶测量精度与预置门宽度和标准频率有关，与被测信号的频率无关，在预置门和常规测频闸门时间相同而被测信号频率同的情况下，等精度测量法的测量精度不变。
保证了测量的精度。
三、系统硬件电路组成应用等精度测频原理设计的系统硬件电路如图2所示，由MCU、信号放大与整形电路、晶振电路、显示电路、键盘电路及频率测量电路等组成。
基于STC单片机的等精度频率测量
㊀２０１９年第０４期㊀㊀基于ＳＴＣ单片机的等精度频率测量郭德孺广东电网有限责任公司惠州供电局，广东惠州５１６０００摘要：高频技术广泛应用于生产㊁生活等方面，尤其是在通信与电子信息行业中，高频技术更是设备生产制造的重要手段㊂如何以较低的成本，精确地开展等精度频率测量工作，提高测量范围，是业界一直以来的关注点㊂研究基于ＳＴＣ单片机的等精度频率测量进行讨论，对提高测量精度的方法进行讨论㊂关键词：ＳＴＣ单片机；频率计；测量中图分类号：ＴＰ３６８．１；ＴＭ９３５．１１基于ＳＴＣ单片机的等精度频率测量原理㊀㊀多周期同步测量是等精度测量法的别称㊂一般来说硬件系统由参考信号计数器㊁被测信号计数器㊁采样时间控制器㊁同步闸门控制器㊁运算元件等硬件组成㊂等精度频率测量结构图见下图：图１㊀度频率测量系统结构示意图该测量的系统基本工作原理如下：当设备发出测量出发信号之后，图中的采样时间控制器Ｐ通过产生预选闸门对同步闸门控制器进行控制，并且闸门控制器由被测信号出发进行同步，此时真正的采样时间形成，并实现同时控制两个计数器的作用，系统开始对参考信号和被测信号进行技术㊂被测信号频率计算公式如下：Ｆｘ／Ｎｘ＝Ｆｓ／Ｎｓ＝１／ＴｃＦｘ＝Ｆ㊃Ｎｓ／Ｎｘ式中：Ｎｘ 被测信号计数值；Ｎｓ 参考信号计数值；Ｔｃ 实际采样时间；Ｆｓ 参考信号频率值；Ｆｘ 被测信号频率值㊂通过计算式Ｆｘ＝Ｆ㊃Ｎｓ／Ｎｘ可以发现，参考信号Ｎｓ以及被测信号Ｎｘ的计数误差㊁参考信号Ｆｓ不确定度都是导致被测信号测量值出现变化的影响因素㊂被测信号的计数Ｎｘ不会出现ʃ１的计数误差的原因是由于在被测信号Ｆｘ同步下，测量技术实际采用的时间Ｔｃ产生㊂我们对计算式Ｆｘ＝Ｆ㊃Ｎｓ／Ｎｘ进行微分处理可以发现әＦｘ／Ｆｘ＝－１／（ＴｃＦｓ）㊂可见，实际采样时间Ｔｃ和参考信号频率值Ｆｓ对被测信号频率的测量精度起主要作用，并且相对误差不会出现变化［１］㊂２基于ＳＴＣ单片机的等精度频率测量实现过程㊀㊀由әＦｘ／Ｆｘ＝－１／（ＴｃＦｓ）可知，实际采样时间和参考信号频率值共同决定侧信号频率的测量精度㊂所以，保证闸门的状态和被测信号保持同步是提高频率测量精度的重要因素，而同步状态的控制离不开合理的硬件逻辑电路㊂可见，合理的硬件逻辑电路的实现是保证采样周期完整性的重要前提㊂我们可以通过采用单片机软件指令与Ｄ触发器进行配合的方法保证闸门的状态和被测信号保持同步的状态㊂其中软件流程图见下图：在电路中，需要在电路被电复位之后开始计测程序㊂如果将Ｐ１．１设置为较低，并且将低电平输入到Ｄ触发器的ＣＬＲ，则可以复位Ｄ触发器，并接着将两个门与非栅极比较，以实现块两个计数信道的功能㊂然后你开始准备计数㊂在测量之前，需要Ｐ１．１端口的低输出电平，并且计数器㊁位移寄存器和计数９９应用电子技术㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀基金项目：广东电网公司职工创新项目（０３１３００ＫＫ５２１９００４４）㊂㊀㊀２０１９年第０４期㊀图２㊀软件流程图分频器为零㊂所述设置电平将计数器㊁移位寄存器和计数分割器设置为零㊂端口ｐ１．４然后被输出到高电平，设备随后进入技术状态㊂当测量信号的第一脉冲到来时，Ｄ触发器输出１，以打开两个非栅极，并且当在同一时间接收到所述两个非栅极时，其通过相应的技术信道完成计数操作㊂因此，保证了从所测得信号的整个周期的上升边缘开始计数㊂当设定了程序初始计数寄存器值时，内部计数器信道Ｔ／Ｃ０和Ｔ／Ｃ１分别为０和ＦＦ３８Ｈ（ｍａｒｋ２００）㊂当标准信号被２５６分频时，如果通过Ｔ／Ｃ１信道进行完全计数，则发生中断㊂将Ｐ１．４端口设定为低电平，需要在关断之前闭合网关㊂但是，此时门真的没有关上㊂当检测信号的上升边缘发生时，触发Ｄ触发器，以关断网关㊂Ｑ端子输出为０，并且计数器停止计数㊂在初始化单机程序时，将外部中断ＩＮＴ０设定为边缘触发，将计数器设为Ｔ／Ｃ０㊁Ｔ／Ｃ１，触发方式设为电平触发［２］㊂硬件系统如下图所示：３单片机系统接口扩展技术在实现等精度频率测量功能之后，还需要设置不同的Ｉ／Ｏ端口来实现输入㊁控制㊁多路测量等功能，需要在对系统端口进行了有效扩展的基础上，提升传输速度，保证数据传输过程的可靠性和有效性㊂传统的扩展方式电路过于复杂，往往会降低系统的可靠性，并增加制作成本㊂而ＺＬＧ７２９０因为具有Ｉ２Ｃ串行接口，所以能够提供键盘中断信号方便与处理器接口㊂这种器件能够实现对６４只独立ＬＥＤ㊁６４个按键㊁８为共阴数码管的驱动；也能对扫描位数㊁任意数码管的闪烁进行控制，在控制循环移位段寻址和数据译码控制上也有突出表现㊂任意键的联机次数能够通过８个功能键进行检测㊂这种器件的连接方式十分简便，软件程序的编写容易，能够与单片机相连接㊂甚至在单片机承担复杂的数据处理任务的时候，也能有效简化软件编程过程以及硬件连接方式［３］㊂由于这种器件具有扫描显示功能，所以可以不使用单片机进行动态扫面动作，可见这种器件的运用能够让单片机将扫描键盘㊁显示的时间节省下来，提高系统的整体性能㊂另外，Ｉ２Ｃ串行接口的速度相对较高，能够与处理器连接，实现键盘终端信号的传输，进一步提高了测量的工作效率［４］㊂系统寄存器ＳｙｓｔｅｍＲｇｅ的ＫｅｙＡｖｉ位置受到函数键状态变化和有效键移动等因素的影响㊂通过使引脚信号处于低电平有效状态，中断所述引脚的低电平可以激活用户的键盘处理程序，并且提高所述程序的效率㊂ＺＬＧ７２９０顺序扫描由数字寄存器指定的每一显示刷新周期的显示号Ｎ和序列，将显示缓冲器的内容依次发送至ＬＥＤ驱动器以实现动态显示㊂通过削减Ｎ值，能够提高每一显示扫描时间的工作周期和ＬＥＤ的亮度，能够将显示缓冲器中的内容维持为当前状态㊂另外，可以通过修改闪烁控制寄存器［５］来控制闪烁频率和工作周期㊂ＺＬＧ通信和单芯片接口如图４所示㊂４总结数字频率计对于通信设备㊁计算机等设备的测量来说有着重要的意义㊂频率测量作为电子学测量中最基础的测量技术之一，在抗干扰㊁传输等方面都有着明显的优势，所以能够获得更高精度的测量结果㊂本文所介绍的数字频率计在测量０ １７０ＭＨｚ范围内的频率有着较高的精度，但是在设备的设计过程中仍然需要充分考虑测量精度和制造成本㊂通过实践发现，可以通过选用１０－８的１２Ｍ标准晶体，让测量精度达到１０⁃８以上㊂００１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀应用电子技术㊀２０１９年第０４期㊀㊀图３㊀硬件系统图图４㊀本系统ＺＬＧ通信与单片机的接口原理图参考文献［１］王妍．基于单片机的脉冲信号参数测量研究［Ｊ］．电子质量，２０１８（１２）：１０４⁃１０６．［２］徐伟，吴静，杨阳，袁振国，王迪．等精度信号参数测量仪设计［Ｊ］．实验技术与管理，２０１８（６）：１００⁃１０４．［３］刘海军．基于单片机的改进型变闸门测频法［Ｊ］．仪器仪表用户，２０１７（９）：１８⁃１９．［４］姜志健，庄建军，陈旭东，等．基于ＦＰＧＡ的高精度频率计的设计与实现［Ｊ］．电子测量技术，２０１７（５）：４１⁃４６．［５］赵嘉怡，李外云．基于ＳＴＣ单片机的等精度频率测量［Ｊ］．信息通信，２０１６（３）：８１⁃８２．１０１应用电子技术㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。
基于单片机的等精度测频法及其应用研究
基于单片机的等精度测频法及其应用研究一、研究背景在许多电子测量中，频率是一个基本参数。
然而，频率测量是非常复杂的，特别是对于高频率和低频率的测量。
精确的频率测量对于各种电子设备的研究和制造都非常重要。
传统测频法中常用的是时间差测量法和计数测量法，这两种方法都具有测量精度不够高及难于自动化等缺点。
因此，需要研究一种更高精度的测频方法，这就是等精度测频法。
二、等精度测频法的基本原理等精度测频法是一种基于数字信号处理技术的测频方法。
该方法基于两个相邻的周期振荡信号之间的相位差求得信号的频率。
其基本原理如下：在相邻的周期T1和T2之间，通过计算第一个周期的信号与第二个周期信号之间的相位差$\\Delta\\phi$，反推出第二个周期信号的频率f：$$ f = \\frac{1}{2\\pi}\\cdot\\frac{\\Delta\\phi}{T_2-T_1} $$由上式可知，等精度测频法只需要获取两个相邻周期信号的相位差和两个周期的时间，即可求出信号的频率，测量精度较高。
三、等精度测频法的软件实现等精度测频法的实现需要用到数字信号处理技术，可以通过单片机结合C语言软件实现。
主要步骤如下：1.信号采样将需要测量的信号经过高精度的AD采集电路进行采样，将信号转换成对应的数字信号。
2.相位差计算通过数字信号处理技术，计算出相邻周期信号之间的相位差。
3.频率计算根据相邻周期信号的相位差和两个周期的时间，计算出信号的频率。
4.结果输出将计算出的结果输出到数码显示管等输出模块中，实现信号的频率测量功能。
四、等精度测频法的应用等精度测频法在电子设备制造、通信领域、科研实验等方面都具有重要应用价值。
例如：1.信号频率稳定性测试将需要测试的信号经过等精度测频法测量其频率稳定性，可用于评估设备的性能。
2.信号调制解调信号的调制解调中需要精确测量信号的频率，等精度测频法可以实现这一功能。
3.相位锁定在数字信号处理中，需要实现相位锁定功能来避免信号相位偏差造成的误差。
基于单片机的等精度数字测频装置的原理及实现
其中 Ä®’ 为计数器 ®’ 产生的量化误差 Œ最大为 ? ‘ 个 ´Ã "在实际设计中 Œ选择适当的时标周期 ´Ã 和 闸门宽度 ´Ç 可使 ®’ 始终足够大 Œ 并在 ÆØ的全频段 范围内得到足够多的有效位数的显示结果 "
“ 基于单片机的等精度数字测频方案
- £³ • •‘ 系列单片机具有两个 ‘– 位的定时器• 计数器 ´‘ 和 ´• Œ它们可分别代替图 ’ 中的计数器 ®‘ 和 ®’ › 单片机的外部中断功能可方便地实现闸门开 关与被测信号的跳变沿同步 › 利用单片机的数据运 算能力可编制相应的乘除法程序 Œ 并实现测量结果 的等精度显示 "
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” 结束语
图 • 测频波形时序图
本文介绍的等精度频率计充分利用了单片机本
‘ 直接方式测频原理
直接方式测频的一般原理框图如图 ‘ 所示 " 它 是利用计数器在闸门 § 开启期间对输入信号的周 期进行计数来完成测频的 "若设计数值为 ®Œ则输入 信号的频率可表示为 š
fx = N/ Tg
式中 Œ 闸门时间宽度 ´Ç 由晶体振荡器产生的 标准频率 Æ• 经过 Î 级 ‘• 分频得到 Œ即
较 " 因此 Œ 这种采用单片机设计的等精度数字测量 技术具有很好的应用前景 " 参考文献
‘ Ž 陈杰美 Œ古天祥 Ž电子测量仪器原理 Ž北京 š国 防工业出版社 Œ‘™˜‘ š’’™ * ’“‘
’ Ž涂时亮 Œ张友德 Œ陈章龙 Ž单片微机软件设计技 术 Ž重庆 š科学技术文献出版社重庆分社 Œ‘™˜˜ š
等精度数字测频装置的最简方案如图 “ 所示 "其 软件流程和波形时序分别如图 ” 和图 • 所示 " 设在 Ô•时刻系统开始进行初始化 Œ ´‘ 和 ´• 分别设置为计数 器和定时器来对输入信号和时标信号进行计数 Œ它们 的初始值均为 • "时标信号的频率在单片机内固定为 ÆÕ ÆÏÓÕ ‘’ Œ ÆÏÓÃ为单片机的时钟频率 " 外部中断 ©®´‘通常可设置为边沿触发 Œ 开放 ©®´‘ 和 ´• 的中断 允许 "在 Ô‘ 时刻 Œ输入信号的跳变沿产生第一次 ©®´‘ 中断时 Œ 开放 ´‘ 和 ´• 的计数闸门并关闭自身的中断
’ 等精度数字测频原理
等精度数字测频的基本框图如图 ’ 所示 " 图中 的闸门 §‘ ! §’ 分别用来控制输入信号周期计数和闸 门时间宽度计时 "其中 Œ闸门 §‘ 与输入信号同步 Œ这 样可使计数器 ®‘ 的量化误差 Ä®‘ • • "计数器 ®’ 对 标准时标信号周期 ´Ã 进行计数 Œ并以此来测量实际 的闸门宽度 ´Ç " 其输入信号的频率可表示为 š
由于浮点运算结果需再转换为多个单字节的 ¢£ ¤码才能由输出数码管显示 " 转换后的十进制浮 点数阶码决定着数码管上小数点的位置 " 这相当于 在测量过程中进行量程的自动切换 Œ另外 Œ该装置还 可在输入频率范围内保证相同的有效位数 "
测量装置的测频上限为 ÆÏÓÕ’” " 当采用 ’” - ¨Ú 的时钟时 Œ测频上限为 ‘ - ¨Ú Œ因此 Œ该系统可满足低 频信号的测量需要 " 对于更高的信号频率 Œ 可在输 入整形器和单片机之间插入预分频器 Œ 以将信号频 率降低到 ‘ - ¨Ú 以下 " 测频下限并无限制 "
³¬‘‘ 是美国 ³£ ¡®¬¯ §©£ 公司生产的支持全速 传输的 µ³¢ 控制芯片 Œ 它符合 µ³¢‘ Ž‘ 规范并支持 上传 ¤- ¡ 数据方式 "³¬‘‘ 带有 ” 个通道 Œ一个用于 控制通道 Œ一个用于 ¤- ¡ 传输通道 Œ还有 ’ 个通用
通道 " 片内所带的 ’•– 字节 ² ¡ - 区可分成两个部 分 Œ 即控制寄存器部分和数据缓冲器部分 " 数据缓 冲部分为 “ 个 –” 字节的缓冲区 Œ其中一个用于控制 通道的收发数据缓冲 Œ 另两个可以用作其它数据通 道的数据缓冲 "该器件具有乒乓ˆ°©®§ • °¯ ®§‰数据 传输功能 Œ可以充分利用 µ³¢ 的高速数据传输能力 来提高传输速度 " ³¬‘‘ 可以和任何 £°µ ! ¤³° 相连 接 " 它具有 ’˜ 脚 °¬£ £ 和 ”˜ 脚 ¬°±¦° 两种封装形 式 " 图 ‘ 为其 ’˜ 脚 °¬£ £ 封装的引脚排列图 "
´Ç • ®‘ ´Ø
其中 ®‘ \‘ " 上式是等精度数字测频的一个重 要数字特征 "
测量完成后 Œ系统将从 ´• 和 ´‘ 读出计数值并计 算出 ÆØ "为了保证计算精度和数据的有效位数 Œ可采 用浮点乘除法运算 " 其数据可由三个字节表示 Œ 其 中阶码占一个字节 Œ尾数占两个字节 Œ可表示的数据 动态范围为 ? ˆ’ Ž— @ ‘••’• * ™ Ž’ @ ‘•‘˜‰ " 在此范围 内 Œ 其显示精度决定于尾数的分辨率 " 因其尾数为 两个字节 Œ故显示分辨率接近 ‘• 进制的 • 位数 "
器和程序运算功能进行等精度频率测量和显示的实现方法 " 给出了测量原理和装置的设计思想 Œ
最后讨论了装置的性能指标 "
关键词 š单片机 › 等精度 › 测频 › 浮点运算
分类号 š´ -™“•
文献标识码 š¢
文章编号 š‘••– • –™——ˆ’••’‰•” • •••™ • •’
传统的数字频率计具有 ˜ 位或更多位的数码显 示位数 " 这些频率计在测量高频信号时能够达到足 够高的测量精度 Œ但在测量低频信号时 Œ其测量结果 的有效位数将会减少 Œ精度也会相应降低 Œ有时不得 不进行周期测量 Œ 因为传统的频率计采用的是直接 测频法 " 如果输入信号频率的动态范围较大 Œ 为了 保证其测量精度 Œ 就需要频繁地人工切换测频和测 周方式 " 而这两种方式的显示单位又不同 Œ 这就给 观察频率的连续变化带来极大的不便 " 而本文提出 的基于单片机的等精度数字测频装置 Œ 是利用单片 机的内部计数器和程序运算功能 Œ 来进行等精度频 率测量和显示的 Œ 因此不需要其它的测量辅助电 路 " 当输入信号频率大幅度变化时 Œ 该测量装置能 以相同的有效位数来测量和显示信号频率及其变 化"
ÆØ • ®‘ • »‘’ˆ–••“–Î ‹ ®’‡‰•ÆÏÓý
图 • 所示的输入信号频率相对较高 "在一次测量 过程中只中断一次 Œ而其间有多个输入信号脉冲 " 如 果信号频率很低 Œ ´• 将多次溢出中断 Œ闸门的启闭取 决于相邻的两个信号脉冲 " 由此可见 Œ测量闸门的时 间宽度是自动可变的 Œ 最长为低频信号的一个周期 Œ 最短为 –••“–´Ã " 实际上 Œ闸门时间可表示为 š
基于单片机的等精度数字测频装置的原理及实现
பைடு நூலகம்
• ™•
p 应用与设计
基于单片机的等精度数字测频装置的原理及实现
武汉大学 陈一新
An Equal- Precision Digital Frequency Meter Based
on Monlithic Microco m puter
£ÈÅÎ ¹ÉØÉÎ
摘要 š 提出了一种基于单片机的等精度数字测频装置的实现方案 " 介绍了利用单片机的内部计数
³¬‘‘ 和 ˜••‘ 单片机的接口连接电路 Œ同时给出了 ³¬‘‘ 的 µ³¢ 列举和标准命令传输的程序清单和
¢µ¬«数据收发过程的主要工作流程图 "
关键字 šµ³¢ 控制 › ³¬‘‘ › ¢µ¬«数据收发
分类号 š´°““–
文献标识码 š¢
文章编号 š‘••– • –™——ˆ’••’‰•” • ••‘‘ • •“
‘ 概述
µ³¢ 接口近两年在计算机领域得到了迅速的应 用 " 它是一种带宽为 ‘ Ž• -•Ó* ”˜• -•Ó的通用串 行总线 Œ 主要用于将外设按菊花链的方式连接到微 机上 Œ 可连接多达 ‘’— 个外围设备 Œ 如外部 £ ¤• ² ¯ - 驱动器 !打印机 !扫描仪 !调制解调器 !鼠标和 键盘等 "而且有可能在不久以后由 µ³¢ 取代所有外 设接口 "由于利用 µ³¢ 可实现热插拔和即插即用功 能 Œ同时它连接简单 !灵活性强并可多数据流工作 " 因此目前不少设备带有 µ³¢ 接口 "
Tg = 10n / f0
由于闸门时间是固定的 Œ 所以对于任意的 ÆØ 却 不能保证在 ´Ç 时间内正好有 ®个 ´ØŒ因此会产生最 大 ? ‘ 个 ´Ø的量化误差 Ä®" 这样 Œ可得到直接方式 测频的相对误差为 š
ÄÆØ•ÆØ • Ä®• ®‹ ˆÄÆ••Æ•‰
其中 ÄÆ••Æ• 为晶体振荡器的频率准确度 Œ通常可 达 ‘••– * ‘••˜ ›Ä®• ®为计数值的相对误差 " 当输入 信号频率 ÆØ 很低时 Œ 由于闸门时间有限而测得的 ® 很小 Œ因此 Œ使得测频误差相应增大 Œ测量精度也随 之降低 " 这是直接测频方式的固有缺陷 "
在笔者研制的 / 水机电联合过渡过程数据采集 系统0中 Œ设计时应用上述等精度测频原理来采集多 路旋浆流速信号和水轮机的转速信号 Œ 取得了良好 的应用效果 " 由于该数据采集系统的测量速度较 快 Œ同时又具有较高的测量精度 Œ因此 Œ可及时反映 流速和转速的波动情况 Œ 也便于和其它同步变化的 测试量 ˆ如压力 ! 水位或流量的波动情况‰ 进行比
p 应用与设计
全速 µ³¢ 控制芯片 ³¬‘‘ 的应用
全速 µ³¢ 控制芯片 ³¬‘‘ 的应用
威海北洋电气集团公司
徐发荣 张涛
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Application of Full Speed USB Controller SL11
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摘要 š介绍了 ³£ ¡®¬¯§©£ 公司生产的全速 µ³¢ 控制芯片 ³¬‘‘ 的特点 !功能及其应用方法 " 给出了
fx = N1 / Tg = N1 / ( Tc N2 )
标准时标信号也由晶体振荡器产生 Œ它具有足够 的周期稳定度 Œ可看作常数 " 因此 ŒÆØ 的相对误差为 š