一種雙按鍵等高精度頻率計及其計算方法技術

一種雙按鍵等高精度頻率計及其計算方法，包括按鍵模塊和被測信號處理電路，被測信號處理電路包括脈沖整形模塊、分頻模塊、單片機模塊、驅動模塊和顯示模塊，本發明專利技術利用單片機，解決常見的計頻器功能按鍵較多、體積較大、操作繁瑣、測量精度不理想、智能化程度低等問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及信號頻率的電子測量設備，具體說是一種雙按鍵等高精度頻率計實現方法。
技術介紹
目前常見的頻率計，按鍵較多，以常見的F2700L型號頻率計為例，除開關外，還有保持、復位、閘門Is、閘門0.1s、閘門0.01s、周期、通道A、通道B、衰減1、衰減2等十多個機械式功能按鍵，這些按鍵還被分為4組琴鍵式互鎖開關，每組內在同一時間只能按下一個按鍵并自鎖，以接通電路觸點。太多的按鍵使得儀器體積較大，按鍵若安排太緊密，則會操作不便。另外，由于內部電路采用數字門控集成構成，電路復雜而智能化程度較低。 單片機測頻目前最常見的是閘門計數法或者測周法，計數法指在額定閘門時間內直接十數出被測信號脈沖 的個數，測周法是指將信號的一個周期作為時間閘門，計數出時鐘信號脈沖的個數，由于計數出的脈沖數量總是存在固有的±1的量化誤差，這使得無論是計數法還是測周法，其測量精度數值都會隨著被測信號頻率的高低起伏很大。
技術實現思路
本專利技術為解決上述技術問題，提供，利用單片機，解決常見的計頻器功能按鍵較多、體積較大、操作繁瑣、測量精度不理想、智能化程度低等問題。本專利技術為解決上述技術問題的不足而采用的技術方案是:一種雙按鍵等高精度頻率計，包括按鍵模塊和被測信號處理電路，被測信號處理電路包括脈沖整形模塊、分頻模塊、單片機模塊、驅動模塊和顯示模塊，整形模塊輸入端與通道A連接，輸出端與單片機連接，分頻模塊輸入端與通道B連接，輸出端與整形模塊連接，按鍵模塊由按鍵A和按鍵B組成，按鍵A和按鍵B的電氣接點分別與單片機的兩個引腳相連。一種雙按鍵等高精度頻率計的計算方法: 如圖4，測頻開始時先打開首次負跳變中斷(a點時刻)，待fx脈沖的第一個下降沿到來時(b)觸發首中斷，由首中斷子程序打開時間閘門(C)，開始對被測信號脈沖和機器周期脈沖分別計數。在計數器計數至額定閘門時間前(d)打開尾次負跳變中斷，待被測脈沖的最后一個下降沿到來(e)觸發尾中斷，由尾中斷子程序關閉時間閘門(f)，停止對被測信號脈沖和機器周期脈沖分別計數。本專利技術所述的保持首次中斷發生到打時間閘門打開的時間與尾次中斷發生到時間閘門關閉的時間相等，即Tb。= Tef0本專利技術所述的所述的首次負跳變中斷和尾次負跳變中斷在觸發前CPU程序指針均被引導到一個專門的單周期指令執行區域。本專利技術所述的單周期指令執行區域安排在各位數碼點亮期間的延時過程中。本專利技術有益效果是: 1、本專利技術將常見的頻率計電源開關以外的保持、復位、閘門Is、閘門0.1s、閘門0.01s、周期、通道A、通道B、衰減1、衰減2等多個功能按鍵，改變為2個輕觸按鍵，減小了儀器體積，突出了面板顯示，使得更為方便操作和易于觀測，也更加美觀大方。2、本專利技術使用單片機為核心，取代復雜的數字門控電路，不僅使電路構成簡單，而且有效實現測頻儀器的小型化、高精度化、智能化。由于在確定的測量閘門時間，一次性地同時采樣被測信號脈沖數量和機器周期脈沖數量，并且可以消除被測信號脈沖數量的量化誤差，從而使得測量誤差始終保持為一個單片機的機器周期，實現各頻點等高精度的測量。操作時即可以選擇自動設置測量方式，也可以選擇人工設置測量方式，以適應不同的個性化測試需要。附圖說明圖1為雙按鍵頻率計示意 圖2為電路各模塊結構連接 圖3為以80C51為例的電路模塊連接結構 圖4為指令執行過程 圖中:1、通道A，2、通道B，3、按鍵A，4、按鍵B，5、電源開關。實施方式 雙按鍵設計:如圖1、圖2，電源開關被按下后自鎖，持續接通電路。再次按下開關鍵，開關鍵解鎖彈起，電路被切斷電源。按鍵模塊由兩個輕觸按鍵組成，兩按鍵的內部電氣接點分別與單片機相連。單片機的CPU在工作期`間，檢測上述兩按鍵的電氣狀態，根據系統當前所處狀態和對按鍵接點的檢測結果，立即顯示出相應的測量代碼信息，閃爍幾秒后，隨之改變為與代碼一致的測量方式與顯示內容。儀器開機處于最常用的默認測量狀態，各項設置均由單片機根據對信號的檢測結果自動選擇參數；但也可以通過操作進入各項靠人工設定狀態。上述兩種狀態也可以通過按鍵操作隨時進行切換。高精度測頻設計:如圖1、圖2，被測信號處理電路分為五個電路模塊:整形模塊、分頻模塊、單片機模塊、驅動模塊與顯示模塊。整形模塊輸入端與通道A連接，輸出端與單片機連接。分頻模塊輸入端與通道B連接，輸出端與整形模塊連接。驅動模塊輸入端與單片機連接，輸出端與顯示模塊連接。待測信號經過(或者不經過)分頻電路后送到脈沖整形電路處理后，被變換為fx方波信號與單片機連接，在確定的測量閘門時間，一次性地同時采樣fx脈沖數量和單片機機器周期Tm脈沖數量，設在閘門時間內計數值分別為Nx與Nm，則有Nx / fx = Nm / fm，可得fx = Nx / ( NmXTm)或者fmXNx / Nm。由于計數閘門時間的起止均受控于被測信號的前后兩個下降沿，可消除隊值的量化誤差，而對^的計數為被動停止，Nm值也就存在±1的量化誤差。由于Tm值一般較小，且是一個常數，這樣也就實現了各頻點相等的誤差值。為使本專利技術的目的、技術方案和優點更為清楚，下面進行進一步說明，以達到本領域技術人員能看懂并可實施的程度，解釋中所涉及的具體示例和數據均不用于對本專利技術的限定。5.0.0如圖3、4，兩個按鍵均為輕觸按鍵，“按鍵I”被按下時將單片機80C51的P3.0腳經過IOk歐姆電阻與+5V電源連接，“按鍵I”彈起時，P3.0腳懸空；“按鍵2”被按下時將單片機的P3.1腳經過IOk歐姆電阻與+5V電源連接，“按鍵2”彈起時，P3.1腳懸空。單片機的CPU在工作期間，檢測P3.0腳與P3.1腳的電平狀態。按鍵被按下時間少于0.5s被判斷為點觸，大于等于0.5秒判斷為長按。當按鍵被點觸或長按后，單片機根據系統當前所處狀態和對按鍵接點(P3.0與P3.1)的檢測結果，立即顯示出相應的代碼信號，閃爍3秒后，即隨之改變為與代碼一致的測量方式與顯示內容。5.0.1代碼以FX X XCXAX或者以P000CXAX形式表達，其中F是頻率測量，X X X是閘門時間選擇，CX是通道選擇，AX是衰減選擇，P000是測量周期。“按鍵I”主要分管代碼前4位，“按鍵2”主要分管CXAX內容。5.0.2被測信號在測量前接入通道A或者通道B，但也可在測量過程接入或者改變通道。通道A對應電路中直接輸入方式，用于測量較低頻率信號；通道B對應分頻輸入方式，用于測量比通道A額定測頻范圍高的頻率信號。通常應當將待測信號接入其頻率對應的通道，如果待測信號頻率大致范圍未知，可先將其試探性接入B通道，然后根據顯示結果，決定是否改接通道A。通道A是不經分頻的直接測量，故應優先選擇通道A。通道A的直接可測頻率上限的確定在5.2.4及5.2.6中有具體說明。5.0.3儀器開機默認處于做最常用的閘門Is的默認測量頻率的狀態，其余各項由內部單片機根據對信號的檢測結果自動選擇各項參數；但也可以通過操作進入各項參數靠人工設定的狀態，并可以通過按鍵操作隨時切換兩種狀態。以下對操作具體介紹: 5.1.0打開電源開關后，顯示屏快速閃爍式(以間隔0.5秒快閃)顯示FOOlCxAx (即F為頻率測量，001為選擇閘門ls、Cx和Ax為單片機根據對輸入信號的檢測結果推薦的通道和衰減參數)，持本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙按鍵等高精度頻率計，其特征在于：包括按鍵模塊和被測信號處理電路，被測信號處理電路包括脈沖整形模塊、分頻模塊、單片機模塊、驅動模塊和顯示模塊，整形模塊輸入端與通道A連接，輸出端與單片機連接，分頻模塊輸入端與通道B連接，輸出端與整形模塊連接，按鍵模塊由按鍵A和按鍵B組成。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王桂泉，
申請(專利權)人：河南科技大學，
類型：發明
國別省市：