[實用新型]一種帶時間間隔測量功能的數字頻率計

有效

• 申請號: 201520857662.0
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN205091393U
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 寇含君;丁葉;楊靜;曾國強;魏世龍;張開琪
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02;G04F10/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 劉黎明

技術領域

本實用新型涉及數字頻率計，尤其涉及一種帶時間間隔測量功能的數字頻率計。

背景技術

頻率計是測量儀器的一種最基本的測量儀器，常稱為電子計數器，它的基本功能是測量信號的頻率和周期，頻率計的應用范圍很廣，它不僅應用于一般的簡單儀器測量，而且還廣泛應用于教學、科研、高精度儀器測量、工業控制等其它領域。傳統的頻率計產品很多,但基本上都是采用專用計數芯片和數字邏輯電路組成，由于這些芯片本身的工作頻率不高,從而限制了產品工作頻率的提高，遠不能滿足在一些特殊的場合需要測量很高的頻率的要求，而且測量精度也受到芯片本身極大的限制。

從80年代單片機引入我國至今，單片機已廣泛地應用于電子設計中，使頻率計智能化水平在廣度和深度上產生了質的飛躍,數字化也成為了電子設計的必由之路。運用單片機和高速計數器的組合設計頻率計,并采用適當的算法取代傳統電路，不僅能克服傳統頻率計結構復雜、穩定性差、精度不高、功能單一的弊端，而且頻率計性能也將大幅提高,可實現精度較高、等精度、寬范圍和多功能頻率計的要求。

數字頻率計作為一種最基本的測量儀器。許多物理量，例如：溫度、壓力、流量、等通過傳感器轉換成信號頻率，可用數字頻率計來測量。考慮到在原子物理、核工程、以及激光測距等方面都需要用到時間間隔測量技術。所以，需要設計一種帶時間間隔測量功能的數字頻率計。

發明內容

為解決上述技術問題，本實用新型的目的是提供一種帶時間間隔測量功能的數字頻率計，該數字頻率計能夠達到足夠的精度，能夠測量較大的頻率范圍。

本實用新型的目的通過以下的技術方案來實現：

一種帶時間間隔測量功能的數字頻率計，包括：FPGA測量模塊、MCU控制模塊、LCD和外部選擇開關；所述FPGA測量模塊于所述MCU控制模塊連接；所述MCU控制模塊分別與所述LCD和外部選擇開關連接。

與現有技術相比，本實用新型的一個或多個實施例可以具有如下優點：

1、測量精度較高，相對于一般頻率計來說該技術方案能達到10^-6的測量精度；

2、等精度測量，由于利用FPGA采用區分頻段綜合計數的方法，因此該儀器能做到各頻段等精度測量，能用于測量誤差要求高的場合。

3、時間間隔測量，相對于傳統頻率計，增加了時間間隔測量功能。

4、占空比測量，具有對信號基本參數占空比的測量功能。

5、操作簡便，直接輸入待測信號，選擇按鍵即可顯示測量結果，毋需繁瑣的調整操作。

附圖說明

圖1是帶時間間隔測量功能的數字頻率計系統結構示意圖；

圖2是數字頻率計信號前端處理電路圖；

圖3是FPGA測量模塊頻率測量結構示意圖；

圖4是FPGA測量模塊頻率測量電路圖；

圖5是FPGA測量模塊實現時間間隔測量結構圖；

圖6是FPGA測量模塊實現時間間隔測量電路圖；

圖7是FPGA測量模塊實現占空比測量功能結構圖；

圖8是FPGA測量模塊實現占空比測量電路圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合實施例及附圖對本實用新型實施方式作進一步詳細的描述。

如圖1所示，為帶時間間隔測量功能的數字頻率計系統結構，包括FPGA測量模塊、MCU控制模塊、LCD和外部選擇開關；所述FPGA測量模塊于所述MCU控制模塊連接；所述MCU控制模塊分別與所述LCD和外部選擇開關連接。

上述系統主要是將初始輸入信號經整形后得到相應的方波待測信號，將該方波信號通過FPGA電路模塊進行頻率、時間間隔和占空比的高精度測量，然后通過單片機控制接收FPGA的測量數據并對接收的數據進行處理，控制液晶屏進行顯示測量結果。

本實施例采用MCU+FPGA高精度測量模塊實現頻率測量，且帶有時間間隔測量和占空比測量，測量精度高，可對信號進行等精度測量，外圍電路結構簡單，整體工作穩定。其FPGA高精度測量模塊，易于實現結構化程序設計，通過調用各專用功能模塊完成頻率的等精度測量和時間間隔的測量功能。數字量采用多次讀入法、延時等措施避免I/O讀取出現錯誤，其數據的讀取更為準確，測量精度更高。MCU控制模塊對整個測量過程進行顯示和控制，使結果更為直觀。

考慮到測頻電路中的振蕩信號可能是一定頻率的正弦波，而微控制器中的計數器都只能檢測一定幅值的方波，因此，在頻率測試前，應將初始信號進行處理。