逻辑控制单元
cpu运算单元内部结构
CPU运算单元的内部结构主要包括算术逻辑单元（ALU）和控制单元（CU）。
算术逻辑单元（（ALU）是CPU的核心部分，负责执行算术和逻辑运算。
它通常由加法器、减法器、乘法器和比较器等组成，能够完成基本的算术和逻辑运算操作。
控制单元（（CU）是CPU的指挥中心，负责控制CPU的各个部分协调工作。
它通常由指令寄存器、指令译码器、时序电路等组成，负责取指令、译码、执行指令和协调各个部件的工作。
此外，CPU的运算单元还包括寄存器（（IR、PSW、DR、通用寄存器等），用于存储中间计算结果和指令地址等信息。
这些寄存器与ALU和控制单元紧密配合，共同完成CPU的运算任务。
总之，CPU运算单元的内部结构是由多个组件组成的复杂系统，它们协同工作，实现了计算机的基本运算和数据处理功能。
硬布线控制器组合逻辑单元logisim设计原理(一)
硬布线控制器组合逻辑单元logisim设计原理(一)硬布线控制器组合逻辑单元logisim设计引言在数字电路设计中，组合逻辑电路（Combinational Logic Circuit）由一系列的逻辑门和逻辑门之间的连线组成。
而硬布线控制器（Hardwired Control Unit）是指根据固定的逻辑规则实现的指令解析和控制信号生成功能的电路单元。
在本文中，我们将介绍如何利用logisim设计一个基本的硬布线控制器组合逻辑单元。
设计原理硬布线控制器的核心是组合逻辑电路，通过逻辑门和逻辑门之间的连线实现不同的控制信号生成功能。
在logisim中，我们可以利用预置的逻辑门模块和连线工具来实现硬布线控制器的设计。
步骤1.导入logisim在首先，我们需要下载并安装logisim软件。
logisim是一款开源的数字电路设计工具，提供了丰富的组合逻辑元件和连线工具。
2.创建新电路打开logisim后，点击“新建”按钮创建一个新的电路文件。
我们可以将电路文件保存为任意名称，方便后续使用。
3.添加输入端口在logisim中，我们可以通过添加端口元件来实现输入和输出的连接。
点击“添加”按钮，在弹出的菜单中选择“端口”，然后将端口元件拖放到电路画布上。
4.添加逻辑门元件根据具体的设计需求，我们可以在logisim中选择合适的逻辑门元件。
点击“添加”按钮，在弹出的菜单中选择对应的逻辑门元件，然后将其拖放到电路画布上。
5.连线连接通过选中逻辑门元件和端口元件，使用连线工具将它们连接起来。
可以通过点击逻辑门元件或端口元件的输入或输出端口，然后拖动连线工具来绘制连线。
6.设计控制信号逻辑利用不同的逻辑门元件和连线工具，根据逻辑规则来设计控制信号的生成逻辑。
可以使用与门、或门、非门等来实现逻辑运算，并利用连线工具进行输入端口和逻辑门元件之间的连接。
7.添加输出端口在logisim中，通过添加输出端口元件来输出结果。
点击“添加”按钮，在弹出的菜单中选择“端口”，然后将端口元件拖放到电路画布上。
LCU逻辑控制装置
第六节LCU逻辑控制单元SS9型电力机车控制电路采用了逻辑控制单元（Logical Control Unit—简称LCU），实现无触点控制以提高机车电气控制线路的可靠性。
LCU利用现代电力电子技术和微计算机技术构成无触点控制电路取代机车上原有的时间继电器、中间继电器等低压电器和大量的迂回线路，具有控制方式灵活、编程方便、布线直观、检修条理清晰等特点，同时采用无触点输出控制方式解决了原有系统在强振环境下的不可靠问题。
LCU逻辑控制装置采用双路冗余设计，并配置手动万能转换开关，当装置一路出现故障时，可人为切换至另一路工作。
从而提高了机车整个控制系统的可靠性。
LCU逻辑控制装置内部逻辑梯形图见附图所示。
目前SS9型电力机车共装备了2种逻辑控制单元。
一种是长沙瑞纬公司生产的SS9LCU，一种是深圳通业公司生产的TYLCU，两种LCU配置情况如表3.6－1所示：表3.6－1 LCU机车配置情况由于两种逻辑控制单元硬件、软件均不相同，下面分别介绍：一、SS9LCU逻辑控制单元㈠、概述SS9LCU逻辑控制单元相当于可编程控制器（PLC）。
它在电力机车上的作用主要就是取代传统的继电器有触点控制电路。
1．SS9LCU逻辑控制单元与一般工业PLC比较逻辑控制单元与PLC的作用相同，但一般工业用PLC直接用于电力机车主要存在以下几个问题：（1）机车电子装置必须符合TB/T 1394 《机车动车电子装置》的要求。
而一般的PLC 很难满足这一标准的要求。
简单地说，一般PLC无法适应机车的工作环境。
也无法满足机车控制系统的技术要求。
（2）根据IEC标准，一般PLC工作电压为DC 24V或AC 220V，直流输出点的负载能力较低。
而电力机车控制电压为DC 110V，且负载电流比较大。
SS9LCU电力机车逻辑控制单元符合TB/T 1394 《机车动车电子装置》的要求。
结构组成符合高速列车硬件规范。
其内部核心是单片机。
主要由主机板、电源、输入板、输出板等所组成。
计算机组成原理实验-组合逻辑设计CU控制单元
组合逻辑设计CU控制单元--计算机组成原理实验报告一、实验目的：深入了解控制单元的执行过程和节拍分配，学会自己分析设计机器指令的微操作指令，通过VHDL设计出相应的控制单元CU，并完成相应的机器指令操作。
二、实验原理：1.根据控制单元的外特性，指令的操作码决定控制单元发出不同的控制信号。
2.以时钟为基数脉冲，通过一个计数器，有称节拍发生器，便可产生一个与时钟周期等宽的节拍序列。
3.微操作的节拍安排遵循的规则4.微指令操作时间表三、实验步骤：1.列出微操作命令的操作时间表，指令一共10条，FE，IND，EX为CPU工作周期标志，I为间指标志，若I=1，则进入间指周期。
在执行周期的T2时刻，CPU要向所有的中断源发出中断查询信号，若检测到有中断请求并且满足响应条件，则INT触发器置1，标志进入中断周期。
2.写出微操作命令的最简逻辑表达式。
根据位操作命令操作时间表可列出每一个微操作命令的初始逻辑表达式，经化简，整理便可获得能用现成电路实现的微操作命令逻辑表达式。
3.画出微操作命令的逻辑图。
对应每一个微操作命令的逻辑表达式都可画出一个逻辑图。
4.通过以上几条进行相应的VHDL代码编写，执行结果如下。
四、实验结果：通过一个4位二进制数为IR制定指令的标号：根据写出的微操作命令的最简逻辑表达式编写VHDL代码：波形图展示：Ir(指令号)，m（工作周期），t（节拍），i（间指标志），a0（负标记），c（微指令执行标志，1代表相应微指令执行）。
指令1展示：STP指令上图为三个工作周期，其中每个工作周期分为3个节拍，最后一行是用到的微操作命令指示。
指令2展示：上图为三个工作周期，其中每个工作周期分为3个节拍，最后一行是用到的微操作命令指示。
五、结论与总结：通过自主着手设计控制单元CU，我对控制单元执行过程产生了更加深入的理解。
将每一条机器指令通过分析设计，转化成CU 可执行的微指令操作。
其间，用到了数字逻辑的化简逻辑表达式，复习了化简得过程。
二进制计算机采用的主要逻辑元件
主题：二进制计算机的主要逻辑元件一、概述二进制计算机是当今世界上最广泛使用的计算机系统。
它们采用二进制系统来表示和处理数据和指令。
在二进制计算机中，存在着一些主要的逻辑元件，它们在计算机的运行中起着至关重要的作用。
二、主要逻辑元件1. 逻辑门逻辑门是构成计算机的基本逻辑元件。
它们能够执行基本的逻辑运算，如与、或、非等。
常见的逻辑门有与门、或门、非门等。
在计算机中，逻辑门被组合成各种复杂的逻辑电路，用来实现各种功能。
2. 寄存器寄存器是一种用来存储数据的元件。
在计算机中，寄存器通常用来存储临时数据、位置区域或指令。
寄存器的大小通常是以位（bit）来表示的，如8位寄存器、16位寄存器等。
3. 存储器存储器是计算机中用来存储数据和指令的元件。
存储器分为内存和外存，内存通常指的是随机存取存储器（RAM），它用来存储正在运行的程序和数据；外存通常指的是磁盘或固态硬盘，它用来存储长期的数据和程序。
4. ALU（算术逻辑单元）ALU是计算机中用来执行算术和逻辑运算的部件。
它能够执行加、减、乘、除等算术运算，也能够执行与、或、非等逻辑运算。
5. 控制单元控制单元是计算机中用来控制指令执行顺序的部件。
它能够从存储器中取出指令，解码指令，并且控制各个部件的工作。
6. 时钟时钟是计算机中用来同步各个部件工作的部件。
它能够在一个固定的时间间隔内发出脉冲信号，使得各个部件按照统一的节拍工作。
7. 数据总线数据总线是计算机中用来传输数据的通道。
它能够同时传输多位数据，如8位、16位、32位等。
8. 位置区域总线位置区域总线是计算机中用来传输位置区域信息的通道。
它能够指示存储器中的特定位置。
9. 控制总线控制总线是计算机中用来传输控制信号的通道。
它能够传输各种控制信号，如读写信号、中断信号等。
三、总结二进制计算机中的主要逻辑元件包括逻辑门、寄存器、存储器、ALU、控制单元、时钟、数据总线、位置区域总线和控制总线。
它们共同构成了计算机的基本操作和功能。
新版LCU
深圳市通业科技发展有限公司Shenzhen Tongye Technology Development Co.,Ltd.LCU02-SS8G型机车逻辑控制单元产品使用维修手册目录1引言 (3)1.1编写目的 (3)1.2术语与缩写定义 (3)1.3参考资料 (3)2概述 (3)3安装与接线 (4)4使用说明 (5)5工作状态说明 (6)6注意事项 (11)7TYLCU02-SS8G逻辑梯形图 (11)8 TYLCU02-SS8G对外插座出线表 (20)1引言1.1 编写目的本手册用于LCU02-SS8G型逻辑控制单元，包括了本产品的一些设计信息、产品的运行原理，同时也提供了可供服务和维护人员参考的关于产品的运行、维护及维修指导。
注意：在启动运行本逻辑控制单元前，请仔细阅读本手册的内容！1.2 术语与缩写定义缩写、术语解释LCU LOGIC CONTROL UNIT 逻辑控制单元EMC Electro Magnetic Compatibility 电磁兼容表格1 术语与缩写定义表1.3 参考资料1)《SS8G型机车逻辑控制单元订货技术协议.doc》；2)《TY.LCU02-SS8G-DE-102 LCU02-SS8G型机车逻辑控制单元总体设计方案》2概述TYLCU02-SS8G型机车整车逻辑单元是为结合国产韶山系列SS8G型电力机车逻辑控制要求而设计的机车逻辑控制装置。
采用分布式结构,分为LCU1和LCU2两个单元，每个单元包括有机箱、电源通信板、控制板等组成,位于机车逻辑控制单元后面左侧的5个20芯连接器用于实现装置与机车信号之间的通讯。
技术参数●额定输入电压：DC110V（机车提供），波动范围：77V-137.5VDC●额定输出驱动电流：大电流型可驱动6C180和AF185型接触器；中电流型可驱动电空阀●输入点数：48点×2●输出点数：36点（大功率12路、中功率24路）×2●输入低电平电压范围：0-30V●输入高电平电压范围：77-137.5V●额定功率：300W3安装与接线机车逻辑控制装置安装外形图如图六所示。
ecu的控制逻辑
ecu的控制逻辑（实用版）目录1.ECU 的概述2.ECU 的控制逻辑的作用3.ECU 的控制逻辑的实现4.ECU 的控制逻辑的优势5.ECU 的控制逻辑的展望正文ECU 即发动机控制单元，是现代汽车发动机管理系统的核心部件，它通过控制发动机的燃油供给、点火时机和排放等，以保证发动机的高效、低排放和安全运行。
ECU 的控制逻辑是其能够实现这些功能的关键，其主要作用是实时监测发动机的各种参数，如空气流量、发动机转速、氧气浓度等，并根据这些参数自动调整发动机的运行状态，以达到最佳的燃烧效果。
ECU 的控制逻辑的实现主要依赖于其内部的程序和算法。
例如，在空气流量传感器和发动机转速传感器的信号输入下，ECU 可以通过计算得出最佳的喷油量和点火时机，以保证发动机的燃烧效率。
同时，ECU 还可以根据发动机的工作状态，如启动、加速、减速等，自动调整其控制策略，以保证发动机的稳定运行。
ECU 的控制逻辑的优势主要体现在其精准、快速和智能的控制能力上。
相较于传统的机械控制方式，ECU 的控制逻辑可以更精确地控制发动机的运行，从而提高发动机的燃烧效率，降低排放，提高燃油经济性。
同时，ECU 的控制逻辑还可以根据实际工况自动调整控制策略，使其具有较强的适应性和灵活性。
随着汽车技术的发展，ECU 的控制逻辑也在不断升级和改进。
例如，现在的 ECU 已经可以实现多缸独立控制，即对每个气缸的燃油供给和点火时机进行独立控制，以进一步提高发动机的燃烧效率。
此外，随着人工智能和大数据技术的发展，ECU 的控制逻辑也有望实现更加智能化和个性化的控制，以满足不同驾驶者的需求。
总的来说，ECU 的控制逻辑是其能够实现高效、低排放和安全运行的关键，其优势主要体现在其精准、快速和智能的控制能力上。
数字阀的原理及应用
数字阀的原理及应用1. 引言数字阀作为一种关键的控制元件，在工业自动化中起到了重要作用。
它们通过数字信号来控制液压系统或气动系统的流量、压力和方向，实现对工业设备的精确控制。
本文将介绍数字阀的工作原理，并探讨其在工业领域中的应用。
2. 数字阀的工作原理数字阀是一种基于现代电子技术和流体控制原理的控制元件，它通过数字信号来控制流体的流动。
数字阀通常由驱动电路、逻辑控制单元和执行机构组成。
•驱动电路：驱动电路将控制信号转换为适合执行机构的电压或电流信号，用于控制执行机构的动作。
•逻辑控制单元：逻辑控制单元根据输入的控制信号，通过逻辑运算判断执行机构的工作状态，从而控制流体的流量、压力和方向。
•执行机构：执行机构根据逻辑控制单元的控制信号，将输入信号转换为实际的力或位移，达到希望的控制效果。
数字阀的工作原理可以简单概括为：输入控制信号 -> 逻辑控制单元 -> 驱动电路 -> 执行机构 -> 流量、压力和方向的控制。
3. 数字阀的应用数字阀由于其精确控制和灵活操作的特点，在工业自动化领域得到了广泛应用。
以下是数字阀在几个领域中的应用示例：3.1 工业生产线在工业生产线中，数字阀可以根据生产工艺的需求，精确调节流量、压力和方向，实现对产品质量的控制。
数字阀可以被应用于控制液体、气体和蒸汽等介质的流动，提高生产效率和产品品质。
3.2 液压设备数字阀在液压设备中的应用广泛，如挖掘机、装载机、注塑机等。
数字阀可以实时控制液压系统的流量、压力和方向，帮助液压设备实现高速、高精度的工作。
3.3 航空航天领域数字阀在航空航天领域中扮演着重要角色。
它们可以用于控制飞机的起落架、液压系统和舵机系统等。
数字阀可以根据飞行状态和飞行器的要求，对液压和气动系统进行有效控制，确保飞行器的安全和可靠。
3.4 汽车工业数字阀在汽车工业中的应用也非常广泛。
在现代汽车中，数字阀被用于控制发动机的燃油喷射、传动系统的换档、刹车系统的制动力等。
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1、谐振法
利用LC回路的谐振特性进行测频。
M fx L1 L2
C
A V
LC谐振法测频原理图
安徽机电职业技术学院 图3.7 LC谐振法测频原理图
f x fo
1 2 L2C
电子测量技术
谐振法测量频率的原理和测量方法都比较简单，应用 也比较广泛，利用该法测量频率的测量误差大约在±0.25
％~±1％范围内。可作为频率粗测或某些仪器的附属测
频部件。 安徽机电职业技术学院
电子测量技术
2、电桥法
电桥平衡的两个条件为：
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C3 R2 R1 R3 C2 R4
R2=R3=R， C2=C3=C
R1 2 R 4 fx 1 2RC
x R2 C 3
1 0 x R3 C 2
电子测量技术
电桥测频法的测量精确度取决于电桥中各元件的精确度、检流 计的灵敏度、测试者判断电桥平衡的准确度以及被测信号的频谱纯 度等。该法测量误差大约为±（0.5~1）%。高频时，由于寄生参
安徽机电职业技术学院
电子测量技术
4、控制单元
能产生各种控制信号去控制和协调通用计数器各单元的工作， 以使整机按一定的工作程序自动完成测量任务。 5、计数及显示电路 安徽机电职业技术学院 本单元用于对主门输出的脉冲计数并以十进制显示计数结果。 它包括译码和显示电路。常用的有LED显示器和LCD显示器。
频率和时间的测量方法
电子计数器
安徽机电职业技术学院
模块四
频率和时间的测量与仪器
电子测量技术
4.2 电子计数器
4.2.1
安徽机电职业技术学院 1、电子计数器的分类 2、电子计数器的组成 3、电子计数器的技术指标 4、电子计数器的测量原理 4.2.2
0
电子计数器的 使用
电子测量技术 4.2.1 电子计数器的分类、组成、技术指标、测量原理
t NTs
Tx
O
u 2 O
安徽机电职业技术学院
t t t
u3 O u4 O t t
NTs 360 Tx fx N 360 fs
t
4.2.2 电子计数器的使用
电子测量技术
1、面板
2 、测量周期、频率、占空比、相
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位差等
电子测量技术
安徽机电职业技术学院
低阻50Ω，高阻1MΩ//25p电容）。
安徽机电职业技术学院
在低频和脉冲信号计数时宜采用DC耦合。
电子测量技术
4、晶振频率及稳定度 晶体振荡器是电子计数器的内部时基，一般要求高于所要求 的测量准确度 10倍。普通晶振稳定度为 10-5 ，恒温晶振达 10 ~10-9。
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-7
5、闸门时间和时标
数的影响，会使测量精确度大大下降，所以该法只适用于 10kHz以 安徽机电职业技术学院
下的频率测量。
电子测量技术
3、频率—电压转换法 把被测信号的频率大小转换成与之成比例的时间间隔。
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＊这种方法测量频率最高可达
几兆赫兹，其突出优点是可以 连续监视频率的变化。
UO uB
U m U m f x Tx
u2
安徽机电职业技术学院 通道2
时标 信号 置零
C通 道
u 2
门 控 电 路
u3
计 数 门
u4
过零比较器
R-S触发器 相位差测量原理框图
晶振分频或倍频后
电子测量技术
通过测量两个正弦波上两个相应点之间的时间间隔，可换算出 它们之间的相位差。
u (t ) u1 u2
t Tx
t
360
O
u1
一、电子计数器的分类
1、通用计数器:测量频率、频率比、周期、时间间隔、累加计 数等。
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2、频率计数器：测频、计数
3、时间计数器：测时间、周期、脉冲参数等 4、特种计数器：具有特殊功能，一般用于工业测控方面。
电子测量技术
低速计数器：f<10MHz 中速计数器：f在10~ 100MHz之间 按测频范围分
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Tx =NTs
它实际上是多个被测周期的平均值。
电子测量技术 原理框图如图所示： Ts/m 晶振 倍频器 主门 TX fx
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N 计数显示
放大整形电路
门控电路
使主门开放 时间等于被 测信号周期
输入B
Tx=N/fs=NTs
（B通道）
Ts：称为时标信号
测量周期是把测量频率时的计数信号和门控信号的来源相对换来实现的。
电子测量技术
3、 频率比fB/fA测量 频率比是指两路信号频率的比值。 其测量原理与频率、周期测量的原理类似。
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电子测量技术 原理框图如图所示： fA
输入A
TA
N
放大整形电路
A通道
主门
计数显示
TB
fB 安徽机电职业技术学院 放大整形电路
输入B
门控电路
B通道 一定保证fA﹥fB。 N=TB/TA=fA/fB
闸门时间（测频）：1mS、 10mS、 100mS、 1S、 10S
时标信号（测周）：10ns、 100ns 、 1mS、 10mS 。
电子测量技术
四、电子计数器的测量原理
1、频率测量 频率的测量实际上就是在单位时间内对被测信号的变
安徽机电职业技术学院 化次数进行累加计数。
电子测量技术 原理框图如图所示： TX fx
电子测量技术
三、通用电子计数器的主要技术指标
1、测试性能 仪器所具备的测试功能。如测量频率、周期、频率比等。
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2、测量范围 仪器的有效频率测量范围。
电子测量技术
3、输入特性
输入藕合方式（AC和DC），触发电平（可调），输入灵敏度（
10~100mV），最高输入电压，输入阻抗（包括输入电阻和输入电容，
电子测量技术
4、 时间间隔测量 时间间隔测量和周期的测量都是测量信号的时间，因此测量 电路大体相同。 选取两个输入信号的上升沿或下降沿的某电平点作为时间间 隔的始点和终点，这样就可以测量两个输入信号任意两点之间的 时间间隔。
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电子测量技术 原理框图如下图所示：
To
倍频 器
时标 选择
果振幅是变化的。
要求波形一致
电子测量技术
（2）差频法
改变标准信号频率，使它与被测信号混合，取其差频，当差频 为零时读取频率。这种外差式频率计可测高达3000 MHz的微弱信号 的频率，测频精确度为10-6左右。
安徽机电职业技术学院
fx=fs±fd
电子测量技术
模块四
4.1
4.2
频率和时间测量与仪器
电子测量技术
4、比较法
比较法的基本原理是利用标准频率fs和被测频率fx进行比 较来测量频率。
这种方法的测量精度较高，主要与标准参考频率及判断两 安徽机电职业技术学院
者关系所能达到的精确度有关。
电子测量技术
（1）拍频法
• 当fx=fs，线性叠加结果
振幅恒定；
• 当fx≠fs安徽机电职业技术学院 ，线性叠加结
TS N 主门 TS 十进制计数器
输入A
放大整形电路
安徽机电职业技术学院
晶振
NTx=Ts;
分频器
fx=N/Ts＝Nfs;
门控电路
Ts：称为闸门时间
显示器
电子测量技术
2、 周期测量
周期是频率的倒数，因此周期的测量和频率的测量正好相反。
设被测信号的周期为Tx，时标信号的周期为Ts，在时间Tx 内，有N个时标脉冲通过主门，则被测信号z 安徽机电职业技术学院
微波速计数器：f在1~80GHz之间
电子测量技术
二、通用电子计数器的组成
主门、输入通道、计数显示单元、逻辑控
制单元、时基单元。
安徽机电职业技术学院
电子测量技术 T’ A输入通道 计数信号 主门
N
计数显示单元
门控信号 B输入通道 触发信号 门控双稳
1
主门 2
计数 显示
晶振
分频 器
门控 双稳 tB
安徽机电职业技术学院
B信 号 B通 道 tB tC C信 号 C通 道
tB － C
tC
tBC NT
时间间隔测量的原理框图
5、测量相位差
过零比较器
通道1
u1 B通 道
u1
电子测量技术 两个频率相同的交流电相位 的差叫相位差
门控信号
闸 门
计 数 显 示
模块四
频率和时间的测量与仪器
电子测量技术
模块四
4.1
4.2
频率和时间测量与仪器
频率和时间的测量方法
电子计数器
安徽机电职业技术学院
模块四
频率和时间的测量与仪器
电子测量技术
4.1 频率和时间的测量方法
频率和时间的测量是最基本的测量之一，物理量中时间精度
最高，频率最稳定。许多物理量的测量都可以转换为时间和频率
作用：将被测信号进行放大、整形，使其变成标准脉冲。
电子测量技术
2、主门
主门又称闸门，它控制计数脉冲信号能否进入计数器。
计数脉冲 A 安徽机电职业技术学院 闸门脉冲B &
Y
Y=
A , B=1 0 , B=0
电子测量技术
3、时基单元 由晶体振荡器、分频及倍频电路组成，用以产生标准时间信 号。 有两类：闸门时间信号（测频）和时标（测周）。
的测量。 安徽机电职业技术学院 时间，一是指时刻，二是指间隔。 频率，单位时间内周期变换或振荡的次数。