MPF测周法测量信频率完整版
M P F测周法测量信频
率
HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
M S P430F5529测量频率
-----测周法信号变换电路
过零比较器，lm393输出上拉电阻，两电阻分压
程序
#include <>
#include ""
#include ""
//测周法，在捕获过程中，定时溢出不能被检测出，选择时钟频率为低频时能测出低频，频率高能测出频率高的部分
/*
*
*/
long long start=0;
//long long int stop=0;
double fre=;
unsigned char i=0;
unsigned char over=0;
void SetVcoreUp (unsigned int level)
{
// Open PMM registers for write
PMMCTL0_H = PMMPW_H;
// Set SVS/SVM high side new level
SVSMHCTL = SVSHE + SVSHRVL0 * level + SVMHE + SVSMHRRL0 * level;
// Set SVM low side to new level
SVSMLCTL = SVSLE + SVMLE + SVSMLRRL0 * level;
// Wait till SVM is settled
while ((PMMIFG & SVSMLDLYIFG) == 0);
// Clear already set flags
PMMIFG &= ~(SVMLVLRIFG + SVMLIFG);
// Set VCore to new level
PMMCTL0_L = PMMCOREV0 * level;
// Wait till new level reached
if ((PMMIFG & SVMLIFG))
while ((PMMIFG & SVMLVLRIFG) == 0);
// Set SVS/SVM low side to new level
SVSMLCTL = SVSLE + SVSLRVL0 * level + SVMLE + SVSMLRRL0 * level;
// Lock PMM registers for write access
PMMCTL0_H = 0x00;
}
void init_clock()
{
SetVcoreUp (0x01);
SetVcoreUp (0x02);
SetVcoreUp (0x03);
UCSCTL3 = SELREF_2; // Set DCO FLL reference = REFO
UCSCTL4 |= SELA_2; // Set ACLK = REFO
__bis_SR_register(SCG0); // Disable the FLL control loop
UCSCTL0 = 0x0000; // Set lowest possible DCOx, MODx
UCSCTL1 = DCORSEL_7; // Select DCO range
50MHz operation
UCSCTL2 = FLLD_0 + 609; // Set DCO Multiplier
for 25MHz
// (N + 1) * FLLRef = Fdco
// (762 + 1) * 32768 = 25MHz
// Set FLL Div = fDCOCLK/2
__bic_SR_register(SCG0); // Enable the FLL
control loop
__delay_cycles(782000);
do
{
UCSCTL7 &= ~(XT2OFFG + XT1LFOFFG + DCOFFG);
// Clear XT2,XT1,DCO fault flags
SFRIFG1 &= ~OFIFG; // Clear fault flags
}while (SFRIFG1&OFIFG); // Test oscillator fault flag
}
void send_char(char sc)
{
UCA0TXBUF=sc;
while(!(UCA0IFG&UCTXIFG));
}
void send_string(char *s)
{
while(*s!='\0')
{
send_char(*s++);
}
}
init_uart()
{
P3SEL |= BIT3+BIT4; // ,4 = USCI_A0 TXD/RXD
UCA0CTL1 |= UCSWRST; // **Put state machine in reset**
UCA0CTL1 |= UCSSEL__SMCLK; // SMCLK
UCA0BR0 = 173; // 1MHz 115200 (see
User's Guide)
UCA0BR1 = 0; // 1MHz 115200
UCA0MCTL |= UCBRS_5 + UCBRF_0; // Modulation UCBRSx=1, UCBRFx=0
UCA0CTL1 &= ~UCSWRST; // **Initialize USCI state machine**
UCA0IE |= UCRXIE; // Enable USCI_A0 RX interrupt
send_string("CLS(0);\r\n");
}
int main(void) {
char buf[60]="\0";
WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Stop WDT
init_clock();
init_uart();
P1DIR &= ~BIT2; // in
P1SEL |= BIT2; //捕获输入
TA0CTL = TASSEL_2 +ID__8 + MC_2 + TACLR+TAIE; // SMCLK, 连续mode, clear TAR 8分频下限可以测到8Hz。
上限200K左右
TA0CCTL1 =CM_1 +SCS +CAP +CCIE;
__bis_SR_register( GIE); // Enter LPM0, enable interrupts
while(1)
{
sprintf(buf,"DS16(0,60,'频率：%',4);\r\n",fre);
send_string( buf);
__delay_cycles(314574);
}
}
//下限频率15，上限200K左右
#pragma vector=TIMER0_A1_VECTOR
__interrupt void TIMER0_A1_ISR(void)
{
switch(__even_in_range(TA0IV,14))
{
case 0: break; // No interrupt
case 2: //CCR1
{
i++;
if(i==1)
{ over=0;
TA0CTL |=TACLR;
}
if(i>=51)
{
i=0;
TA0CCTL0&=~CCIE;
start=over*65536+TA0CCR1;
TA0CTL |=TACLR;
}
}
break;
case 4: break; // CCR2 not used case 6: break; // CCR3 not used case 8: break; // CCR4 not used case 10: break; // CCR5 not used case 12: break; // CCR6 not used case 14: over++;
break; //定时器溢出 default: break;
}
}。
频率的测量PPT资料优选版
表2-1 通用电阻色码与数字的对应表
色码 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 黑 金
银
数字 1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
±5% ±10%
例如：某一电阻色标为“棕黑橙金”，则其标称值为10k，误差为±5%。
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第1节 直流电阻的直读法测量
一、概述
1. 电阻的性质和类别 • 电阻元件的电阻 R=U/I • 一般地，电磁能量的消耗和转换过程均用电阻R表示 R=P/I2
▪ 混频法（用来测高频）：通过混频器产生 一个新频率，其值为已知标准频率和被测 频率之差。
▪ 无源测量法
▪ 文氏电桥：电桥平衡
▪ 谐振法：被测频率通过互感线圈与一谐振 回路耦合，调解可变电容使发生谐振，此 时I、UC达到最大值。
▪ 记数法
▪ 利用电子计数器，测出单位时间内被测电 压的变化次数，以数字形式显示出来
按阻值分为3等：低阻值：m 级~10 ； 中阻值：10 ~约100k ； 高阻值： >105
按工作频率分 直流电阻 交流电阻
二、测量中阻值电阻的欧姆表法
1. 串联线路
E
结构及原理
Eபைடு நூலகம்
Rx
SIISI R i Rxf(RX)
R0 Ri
R
• 刻度非线性； • 反向刻度;
SI
Ri
E Rx
刻度非线性
30
当 Rx=Ri 时， 120
中值电阻
中阻值：10 ~约100k ；
称R =R 的电阻称为欧姆表的中值电 电并阻联元 线件路的的电中阻值电Rx阻=U比/I 串联i 线路的偏小，所以并联线路 阻。 直流中阻值电阻的间接测量
[技巧与应用]频率量测量方法及应用探讨
![[技巧与应用]频率量测量方法及应用探讨](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/b51b94412b160b4e767fcf55.webp)
±1 时钟周期带来的误差，但是由于闸门信号的存在，这个误差将被平分到闸门 信号中的各个周期中，所以可以用增加测量时间的方法来到提高测量精度。
根据 2-6 式可得到带有误差的频率值 fx’。根据误差计算公式 n=(fx’- fx)/fx 可以得 到测量误差。相反，可以以某个固定的测量误差反推出闸门信号的持续时间 ， T0 从而实现在全量程范围的高精度测量。通常，为了提高测量精度，可以适当增大 闸门信号的时间，即牺牲测量的响应时间来保证测量的精度。
信号的计数值为 Nx,可得:
fx=(Nxf0)/N0
（2-3）
由图 2 可以观察到计数法测频率时，在计数两端可能产生±1 个被测信号周
期的误差。这是由于闸门信号的开启与闭合不受被测信号的控制，可能在被测信
号的某个周期之中开启或关闭。假设在极限情况下，被测信号的计数值为 由 Nx-1, 此计数得到的测量结果为 fx’=(Nx-1)f0/N0，那所产生的误差为：
计数值有关。计数值越大，误差越小；计数值越小，误差越大。由于单片机的频
率固定，被测信号的频率越小，则每个周期单片机的计数值就越大，从而误差越
小。所以对于周期法测频率较适合低频信号的频率测量，对于高频信号的频率测
量得到较大的误差。
1.2 计数法 计数法测频率的原理为利用单片机的自身晶振频率来进行定时，所定的时间
如图 3 所示，被测信号进入单片机后，单片机产生一个事先预定好的闸门信
号。闸门信号产生后，单片机计数器等待下一个被测信号的上升沿到来开始计数。
等待闸门信号结束后，计数器并不立刻停止计数，而是等待到被测信号的下一个
上升沿到来停止计数。所以计时器所记下的时间一定是被测信号的整数倍，从而
避免了被测信号中 ±1 周期所带来的误差。虽然对标准信号的计数仍然可能产生
第5章--频率时间测量4
图5.2-2中T为计数器的主门开启时间，Tx为被测信 号周期，△t1为主门开启时刻至第一个计数脉冲前沿的 时间(假设计数脉冲前沿使计数器翻转计数)， △t2为闸 门关闭时刻至下一个计数脉冲前沿的时间。设计数值
为N(处在T区间之内窄脉冲个数，图中N＝6)，由N
t1 t2
测周期时，内部的基准信号，在闸门时间信号控制下 通过主门，进入计数器。闸门时间信号则由被测信号经整 形产生，它的宽度不仅决定于被测信号周期T，还与被测 信号的幅度、波形陡直程度以及叠加噪声情况等有关，而 这些因素在测量过程中是无法预先知道的，因此测量周期 的误差因素比测量频率时要多。
第5章 频率时间测量
Tx
Tx
fc
fc
1 N
fc
fc
Tc Tx
(5.3-5)
第5章 频率时间测量
其测量误差主要决定于量化误差，被测周期越大 (fx越小)时误差越小，被测周期越小(fx大)时误差越大。 为了减小测量误差，可以减小Tc(增大fc)，但这受到实 际计数器计数速度的限制。在条件许可的情况下，尽 量使fc增大。另一种方法是把Tx扩大m倍，以它控制主 门开启，实施计数。计数器计数结果为
2fxUm cosxtp
2
Tx
Um
1 sin2 xtp
2
Tx
Um
1 (Up ) Um
(5.3-10)
第5章 频率时间测量
将式(5.3-10)代入式(5.3-8)、(5.3-9)，可得
T1
T2
2Um
UnTx 1 (Up Um
)2
(5.3-11)
N mTx Tc
由于 N 1 ，并考虑式(5.3-6)，所以
(5.3-6)
N Tc
电子测量技术基础第五章
B1、B2：两个同特性的独立通道，各自均有触发性极选择和触发电 平调节。 K：开关，用于选择两个通道输入信号的种类，当K闭合时两个通 道输入同一信号。
第25页
电子测量原理
5.4
工作原理：
电子计数法测量时间间隔
K闭合： B1、B2输入同一信号。若B1、B2选同极性触发，但触 发电平选得不同，则可测上升时间，如（c）图所示；若B1、B2选 择同触发电平，但触发极性选得不同，则可测脉冲宽度，如（d） 图所示。
电子测量原理
第5章 频率时间测量
5.1 5.2 5.3 5.4 概述 电子计数器测频率 电子计数器测周期 电子计数器测时间间隔
第1页
电子测量原理
5.1 概述
5.1.1 时间、
1.
2. 频率的定义与标准
5.1.2
第2页
电子测量原理
5.2 电子计数器测频率
5.2.1
频率的定义：周期性信号在一秒钟内变化的周期。
K断开：B1、B2分别输入两个信号。调各自的触发极性和电平， 可测两个信号上升沿间的时间间隔，如（b）图所示.
第26页
电子测量原理
5.4
5.4.2
电子计数法测量时间间隔
第27页
电子测量原理
5.4 电子计数器测量相位
相位差的测量，前述示波器测量法，虽直观方便，但准确度较 低；电子计数器测量法，则准确度较高。
②当被测fx一定，闸门开启时间Ts越大，〒1量化误差对测频 误差影响越小；当闸门开启时间Ts一定，被测频率fx越高，〒1量化 误差对测频误差影响越小。 故，电子计数器测频适于测高频频率。
第7页
电子测量原理
5.2.2 误差分析
2.闸门时间误差(标准时间误差)
[课件]第7讲 频率测量及波形分析PPT
![[课件]第7讲 频率测量及波形分析PPT](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/ad7ed8e59ec3d5bbfd0a749b.webp)
（2）计数器测周的基本原理 Ts 1MHz
石英 振荡器 Tx k 脉冲形 成电路 1
Tx =N Ts
N 十进计数器
主门
门控 电路
Tx
8
[例] 欲用电子计数器测量一个100Hz的信号频率， 采用测频（选闸门时间为1s）和测周（选时标为0.1s） 两种方法，试比较两种方法由1误差引起的测量误差。
[解] （1）采用测频方法时，由1误差引起的测 量误差为 1 1 N fx -2 ——— —— = = = 1 10 —— = —— 1100 T fx N fx
为了使标准频率误差不对测量结果产生 影响，要求石英振荡器的频率准确度比1误 差引起的测频误差小一个量级。
7
3. 电子计数器测周方法
（1）计数器测周的必要性
计数器测频时， fx越低，则由1误差产生的测频 误差越大。为了减小低频测量时1误差的影响，可改 成测Tx ，再计算出fx =1/Tx 。因为fx越低， Tx越大。
在测频时，主门的开启时 刻与计数脉冲的时间关系是不 相关的，它们在时间轴上的相 对位置是随机的。因而在相同 的主门开启时间内计数器计得 的数却不一样，其最大误差总 是1个计数单位，称为1误差。 N 1 1 —— = —— = —— N N T fx
（1）增加T可减小测频误差； （2）当T选定后， fx越低，则由1误 差产生的测频误差越大。
（2）采用测周方法时，由1误差引起的测量 误差为 -6 0.1 10 Ts N Tx -9 ——— —— = = = 1 10 —— = —— 0.01 Tx N Tx
9
[例] 欲测量一个标称频率为1MHz的石英振荡器， –6 要求测量准确度优于1 10 ，在下列几种方案中， 哪一种是正确的？为什么？
频率测量方法
0引言随着无线电技术的发展与普及，"频率"已经成为广大群众所熟悉的物理量。
而单片机的出现，更是对包括测频在内的各种测量技术带来了许多重大的飞跃，然而，小体积、价廉、功能强等优势也在电子领域占有非常重要的地位。
为此．本文给出了一种以单片机为核心的频率测量系统的设计方法。
1 测频系统的硬件结构测量频率的方法一般分为无源测频法、有源测频法及电子计数法三种。
无源测频法(又可分为谐振法和电桥法)，常用于频率粗测，精度在1％左右。
有源比较法可分为拍频法和差频法，前者是利用两个信号线性叠加以产生拍频现象，再通过检测零拍现象进行测频，常用于低频测量，误差在零点几Hz；后者则利用两个非线性信号叠加来产生差频现象，然后通过检测零差现象进行测频，常用于高频测量，误差在±20 Hz左右。
以上方法在测量范围和精度上都有一定的不足，而电子计数法主要通过单片机进行控制。
由于单片机的较强控制与运算功能，电子计数法的测量频率范围宽，精度高，易于实现。
本设计就是采用单片机电子计数法来测量频率，其系统硬件原理框图如图1所示。
为了提高测量的精度，拓展单片机的测频范围，本设计采取了对信号进行分频的方法。
设计中采用两片同步十进制加法计数器74LS160来组成一个100分频器。
该100分频器由两个同步十进制加法计数器74LS160和一个与非门74LS00共同设计而成。
由于一个74LS160可以分频十的一次方，而当第一片74LS160工作时，如果有进位，输出端TC便有进位信号送进第二片的CEP端，同时CET也为高电平，这样两个工作状态控制端CET、CEP将同时为高电平，此时第二片74LS160将开始工作。
2 频率测量模块的电路设计用单片机电子计数法测量频率有测频率法和测周期法两种方法。
测量频率主要是在单位定时时间里对被测信号脉冲进行计数；测量周期则是在被测信号一个周期时间里对某一基准时钟脉冲进行计数。
2．1 8051测频法的误差分析电子计数器测频法主要是将被测频率信号加到计数器的计数输入端，然后让计数器在标准时间Ts1内进行计数，所得的计数值N1。
以周期滑动扩展的测周法实现等精度的频率测量
以周期滑动扩展的测周法实现等精度的频率测量摘要:针对传统的“高频用测频法,低频用测周法”的频率测量的精度差异过大的不足,提出了在高低频实现等精度测量的周期滑动扩展的测周法,并在单片机上予以实现。
关键词:频率测量等精度测量周期滑动扩展单片机长期以来,在频率测量领域内一直沿用着“高频用测频法,低频用测周法”的方法,这种做法对提高测量精度无疑是十分有效的,但却存在两个问题:一是被测频率越高或被测频率越低则测量精度越高,但不同频率下的测量精度差异甚大;二是在测频法和测周法的频率衔接点附近不可避免地存在着测量精度的跳变,使同一频率的各次测量结果不同。
这两种测量的精度离散性问题大大降低了测量结果的置信度,尤其在很多以频率为判据的诊断系统中更是如此。
这时人们往往希望在整个频率测量域中能获得精度一致的测量结果,然而在经典的测频和测周法中,却难以解决甚至无法解决。
为此,本文摒弃了传统的测频与测周相结合的方法,采用单一测周法并辅以周期滑动扩展算法,在单片机上实现了高频到低频范围内的等精度测量,从根本上解决了测频与测周结合方法的不足。
1 周期滑动扩展的测周法在周期测量法中,顾名思义是要测出被测信号两相邻脉冲间的间隔时间,如图1所示。
由图1可知:(3)式中第二项实际上是系统的时基误差,通常取决于系统的晶振频率稳定度,与被测频率无关,而且因其值在10-6～10-9/d之间,所以在所要求的相对误差未接近该范围时可认为:又由于量化误差ΔN=±1(在本系统中实际上ΔN≤1),所以有:由(5)式可见,计时次数N的大小基本决定了相对误差的大小,显然,N越大越好。
由(1)式可知:(6)式中To由系统时钟确定,无法改变;而Tx则随被测Fx而变。
显然要增大N,就必须增大Tx,在Tx无法随意改变的情况下可考虑采用周期扩展法变通解决。
令:即多测M个Tx周期后,计时次数N′也随之扩大M倍,必然使相对误差缩小为原来的1/M。
显然对不同的Fx,只要选取合适的M,便能满足所要求的相对误差,进而实现被测频域内的等精度测量。
测频率的方法
测频率的方法在日常生活和科学研究中，测量频率是一项非常重要的工作。
频率是指在单位时间内发生的事件次数，它可以用来描述各种周期性现象，如声音的频率、电磁波的频率等。
在不同的领域，测量频率的方法也各有不同，下面将介绍几种常见的测频率的方法。
首先，最常见的测频率的方法之一是使用频率计。
频率计是一种专门用来测量频率的仪器，它可以通过不同的传感器或探头来接收信号，并将其转换成频率显示在仪器的屏幕上。
使用频率计可以快速、准确地测量信号的频率，适用于各种频率范围的测量任务。
其次，另一种常见的测频率的方法是使用示波器。
示波器是一种可以显示信号波形的仪器，通过观察波形的周期来确定信号的频率。
示波器可以直观地显示信号的频率特征，适用于需要观察信号波形的测量任务。
此外，还可以使用频谱分析仪来测量频率。
频谱分析仪是一种可以将信号分解成不同频率成分的仪器，通过观察信号的频谱图来确定信号的频率。
频谱分析仪可以帮助我们了解信号的频率分布特征，适用于需要分析信号频谱的测量任务。
除了以上介绍的仪器外，还可以通过数学方法来测量频率。
例如，可以利用傅里叶变换将信号从时域转换到频域，通过观察频谱图来确定信号的频率成分。
数学方法可以帮助我们深入理解信号的频率特征，适用于需要进行信号处理和分析的测量任务。
综上所述，测量频率是一项重要的工作，在不同的测量任务中可以选择不同的方法来进行测量。
通过使用频率计、示波器、频谱分析仪以及数学方法，可以快速、准确地测量信号的频率，为科学研究和工程应用提供有力的支持。
希望以上介绍的测频率的方法对大家有所帮助。
物理实验测量物体的频率
物理实验测量物体的频率频率是描述物体振动或周期性运动特征的重要物理量，它在物理实验中具有广泛的应用。
本文将介绍物理实验中测量物体频率的方法。
一、引言在物理学中，频率是指单位时间内某一运动的周期性重复次数。
在物体振动或周期性运动的实验中，我们常需要测量其频率，以便更好地理解物体的运动特性和相应理论模型。
测量物体的频率是物理实验中常见的任务，但也需要一定的技巧和适当的仪器。
二、计数法测量频率计数法是最简单且常见的测量频率的方法之一。
通过计数一定时间内运动次数来确定频率。
1. 实验装置与操作步骤a. 准备一个具有周期性运动的物体，例如摆钟、摆锤等。
b. 使用计时器记录物体振动的次数，同时记录测量的时间间隔。
c. 根据测量的次数和时间间隔，计算频率。
2. 注意事项a. 时间间隔应足够长，以保证测量的结果具有较高的准确性。
b. 重复多次测量，取平均值以提高结果的可靠性。
c. 注意选择合适的计时器，最好使用精确度较高的设备。
三、光电法测量频率在一些实验中，特别是涉及高频率运动的情况下，计数法可能不太适用。
这时可以采用光电法进行频率测量。
1. 实验装置与操作步骤a. 准备一个具有周期性运动的物体。
b. 使用光电传感器将物体运动转化为光电信号。
c. 通过光电传感器输出的信号，使用计时器或频率计进行测量和计算。
2. 注意事项a. 光电传感器应正确安装，使得物体运动能够准确地转化为光电信号。
b. 计时器或频率计的选择要与光电传感器配合使用，保证测量结果的准确性。
四、示波器法测量频率示波器是物理实验中常见的测量频率的设备，它能够直观地显示物体的振动或周期性运动。
1. 实验装置与操作步骤a. 准备一个具有周期性运动的物体。
b. 将示波器与物体连接，并调整示波器的参数和触发模式，使其能够稳定地显示物体的振动或运动曲线。
c. 通过示波器的时间基准和测量工具，测量和计算频率。
2. 注意事项a. 示波器参数的调整要根据实验需求进行，以获得更好的测量结果。
测频法测周法的误差分析.ppt
• 测高频信号的频率时，用测频的方法直接读取被测信 号的频率；测低频信号的频率时，先通过测周期的方 法测出被测信号的周期，再换算成频率。高、低频信 号采用中界频率划分。
1 fc k fc f x Ts f c Tx f c f c
Tx
Tx
fs
5．4．4 提高测量准确度的方法
• 1、多周期测量
• 是指在测量被测信号的周期时，时间间隔的起点在一个信号 上取出，终点在若干个周期后的信号中取出。经“周期倍乘” 后再进行周期测量，其测量精确度提高。
• 2、测周法测量差频
f F T F T fx fx fx T2 fx T
逻辑 控制
2．测周方法的误差分析
• （1）公式误差
T
ln Tx N
N
ln Tx Ts
Ts
(ln
N N
ln
Ts
)
N
(ln
N Ts
ln
Ts
)
Ts
N Tx Tx Tx fc Ts kTc k
N Ts N Ts
N 1
N 1 k
(ln k ln
fc
k
fc ) k (ln k ln f c
fc ) fc
f c fc
（3）测频公式误差
f
f x fx
1 f x Ts
fc fc
f
f x fx
1 f x Ts
f c fc