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正文內(nèi)容

數(shù)字頻率計(jì)論文正稿(編輯修改稿)

2025-07-25 14:55 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的開發(fā)和制造過程,而且使硬件體積大大縮小,并提高了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)在基本電路模塊基礎(chǔ)上,不必修改硬件電路,通過修改VHDL源程序,增加一些新功能,滿足不同用戶的需要,實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)硬件的軟件化學(xué)習(xí)參考. . . . . 數(shù)字頻率計(jì)(1)數(shù)字頻率計(jì)是一種十進(jìn)制數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的數(shù)字測(cè)量?jī)x器,它的基本功能是測(cè)量正弦信號(hào)、方波信號(hào)、尖脈沖信號(hào)以及其他各種單位時(shí)間內(nèi)的物理量,因此,它的應(yīng)用十分廣泛。頻率的概念是單位時(shí)間里的脈沖個(gè)數(shù)。如果用一個(gè)定時(shí)時(shí)間T控制一個(gè)閘門電路,在時(shí)間T內(nèi)閘門打開,使被測(cè)信號(hào)fx通過閘門進(jìn)入計(jì)數(shù)器電路對(duì)fx的買進(jìn)行計(jì)數(shù),則由計(jì)數(shù)器的值Nx即可求得被測(cè)信號(hào)的頻率fx: fx=Nx/T若取T為1s則,fx=Nx,也就是計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值即被測(cè)頻率。T稱為門時(shí)間,T除了通常取1s外,、這樣求得的Nx值必須乘以100或除以若干倍后,才能得到所求的fx。根據(jù)上述思路,可畫出頻率計(jì)的電路原理框圖(數(shù)字頻率計(jì)由4部分組成:可編程的計(jì)數(shù)鎖存、譯碼顯示系統(tǒng)、石英晶體振蕩器及多分頻系統(tǒng)、帶衰減器的放大整形系統(tǒng)和閘門電路)(2)高精度測(cè)頻方案按一般測(cè)頻方案制作的測(cè)頻電路在輸入信號(hào)很低和很高時(shí),會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。如果被測(cè)頻率低到幾赫茲時(shí),計(jì)數(shù)值多1或小1都會(huì)造成百分只幾十的誤差;而由于被測(cè)信號(hào)和閘門脈沖的不同步很容易出現(xiàn)丟失脈沖的情況。(1)所式的被測(cè)電路方案在理論上無(wú)論信號(hào)頻率的高低如何都能獲得同樣的測(cè)量精度。(2)所式學(xué)習(xí)參考. . . . .圖中FF為D觸發(fā)器,CNTA和CNTB為16位或32位帶使能端的計(jì)數(shù)器。測(cè)頻開始前,清零信號(hào)使FD、CNTA、CNTB均為0狀態(tài)。然后,由于測(cè)頻門控信號(hào)的高電平到來(lái),對(duì)于D觸發(fā)器而言,必須等到被測(cè)信號(hào)FX的上升沿到來(lái)Q端才會(huì)變?yōu)?,即ENA、ENB的上升沿與被測(cè)信號(hào)Fx的上升沿同步的,這時(shí)兩個(gè)計(jì)數(shù)器才允許計(jì)數(shù)。可見,僅當(dāng)被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)才開始計(jì)數(shù)定時(shí),兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別對(duì)被測(cè)信號(hào)Fx和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)Fs進(jìn)行計(jì)數(shù),兩個(gè)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)值分別對(duì)應(yīng)Nx、Ns。一旦門控信號(hào)Gate變?yōu)榈碗娖?,也必須等到被測(cè)信號(hào)Fx的上升沿到來(lái)時(shí),才會(huì)停止計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù),即關(guān)斷計(jì)數(shù)器的使能信號(hào)也與被測(cè)信號(hào)的上升沿同步。由于兩個(gè)計(jì)數(shù)器在一次門控時(shí)間內(nèi)打開的時(shí)間總是相等的,因此,(1/Fx)Nx=(1/Fs)Ns 得到 Fx=(Fs/Ns)*Nx正是由于被測(cè)信號(hào)的上升沿與計(jì)數(shù)器的使能端廷布,從而保證了測(cè)量精度不會(huì)發(fā)生脈沖丟失。對(duì)于周期計(jì)算的基本操作與測(cè)頻一直,被測(cè)信號(hào)的周期與標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)的關(guān)系是Tx=Ns/(Fs*Nx)對(duì)于脈寬計(jì)算的操作可以先提取被測(cè)信號(hào)的高電平,在被測(cè)信號(hào)為高電平的持續(xù)時(shí)間內(nèi)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)算,讀得的計(jì)數(shù)值為Ns。因此,被測(cè)信號(hào)的脈寬為Txh=Ns/Fs.對(duì)于占空比的測(cè)量則應(yīng)分別測(cè)出被測(cè)信號(hào)的高、低電平持續(xù)時(shí)間Txh和Txl,占空比的計(jì)算表達(dá)式為Txh/(Txh+Thl)*100%,即高、低電平持續(xù)是的比值,在已經(jīng)求得高電平持續(xù)時(shí)間(脈寬Txh)的基礎(chǔ)上,再求得低電平持續(xù)時(shí)間Txl,就可代入上式求占空比。其實(shí),經(jīng)過換算可知道,占空比就是高、低電平持續(xù)時(shí)間內(nèi)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率分別計(jì)數(shù)值Nh、Nl的比值,即占空比為Nh/(Nh+Nl)*100%。計(jì)數(shù)器CN1和CN2可以用中規(guī)模集成電路構(gòu)成,也可以用CPLD/FPGA構(gòu)成。但要實(shí)現(xiàn)上述表達(dá)式的乘、除法運(yùn)算,由于字位較長(zhǎng),若用CPLD/FPGA完成則許消耗較多的可編程器件資源。如果用單片機(jī)與CPLD/FPGA結(jié)合,由單片機(jī)完成上述計(jì)算,發(fā)揮單片機(jī)運(yùn)算功能強(qiáng)和可編程器件工作速度快的優(yōu)勢(shì),能使系統(tǒng)的性能得到提高。學(xué)習(xí)參考. . . . .由單片機(jī)的P0接口讀入可編程器件的取樣數(shù)據(jù),16位的被測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)、16位的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)數(shù)據(jù)分4次讀入單片機(jī),PP21的4組編碼00、011分別對(duì)4次讀入進(jìn)行控制。經(jīng)過計(jì)算后得到的頻率、脈寬、占空比值在單片機(jī)控制的數(shù)碼管上進(jìn)行顯示。單片機(jī)的P2P24為可編程器提供另外4組選擇信號(hào),實(shí)現(xiàn)CPLD/FPGA的測(cè)試功能切換。(3)測(cè)脈寬、占空比控制電路 不用單片機(jī)而全部用可編程器件實(shí)現(xiàn)時(shí),需要有一個(gè)控制電路提取脈寬和占空比的信號(hào)。學(xué)習(xí)參考. . . . .當(dāng)控制信號(hào)X=1時(shí),異或門將被測(cè)信號(hào)Fx取反,當(dāng)X=0時(shí),異或門沒有對(duì)Fx產(chǎn)生作用。當(dāng)X為1時(shí),(2
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