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看一看:看一看;基于单片机的多周期完全同步测频技术

发布时间:2021-11-18 16:01:39 阅读: 来源:密封条厂家

频率丈量是电子丈量中常常遇到的问题,如何提高频率丈量的准确度是关键。通常采取的方法有低频端测周高频端测频和多周期同步丈量频率。采取低频端测周高频端测频时存在中界频率丈量误差很大即丈量死区问题,也就是说不论低端和高端丈量准确度有多高,中界频率丈量误差总是最大。因此从理论上讲频率的丈量准确度很难提高到某个数量级;多周期同步测频法则不存在这样的问题,只要周期数足够大,丈量的准确度总可以提高到1定程度。但多周期同步丈量实际上只是对被测信号进行同步,对时钟信号并未同步,因此它只是1种准同步。本文根据多周期同步测频原理及丈量误差,提出完全同步频率丈量的新方法,最后使用单片机实现这类丈量,使丈量频率的准确度大大提高。1 多周期同步测频原理及误差分析多周期测频是在测周的基础上违章建筑的司法解释,在信号的多个时间周期内丈量信号的频率。由于被测信号控制门控信号的开启,所以称为同步丈量。由于测频和测周都会产生1误差(计数脉冲和门控信号不同步而产生)和标准频率误差(所使用的晶振不稳定引发),且1误差较标准频率误差更大,多周期同步测频也就是使丈量的引误差尽可能小。丈量原理如图1所示。

被测信号fx和标准晶振信号f0分别作为计数器A和B的计数脉冲,同步门信号作为主门A和B的门控信号,而同步门信号由被测信号fx和时间控制器共同控制。被测信号作为同步门的触发信号,时间控制器控制同步门的预置时间Tˊ。开始丈量时,稍滞后的预置时间处于被测信号的某1周期低电子或高电子处,同步门还没有开启,这时候候被测信号和晶振脉冲信号都不会被计数。只有当被测信号下1个周期的上升沿到达时同步门才开启(这里假定触发器为上升沿触发),被测信号和晶振脉冲信号才开始计数。当时间控制器预置时间了,结束时,同步门不会立即关闭,而是等到被测信号下1个上升沿到来时才关闭。这时候候计数器A和B都停止计数,实际上同步门的开启时间为T而不是Tˊ。所以可以得到:

其中:T为同步门控时间;fx(Tx)为被测信号频率(周期);f0(T0)为标准晶振信号频率(周期);M为计数器A的计数值;N为计数器B的计数值。根据误差传递公式可以得到被测信号频率的相对误差

其中:△f0/ f0为标准晶振的频率准确度;△M/M为计数器A的计数相对误差;△N/N为计数器B的计数相对误差。由于计数器A的计数是在与被测信号相干的同步门T进行的,被测信号又作为同步门的触发信号,且T/Tx为整数,故被测信号的计数值M不存在计数误差,即△M/M =0。所以称这类丈量误差与被测信号无关的丈量方法为同步丈量。但由于晶振信号与门控信号不相干,门B必会产生量化误差,所以△N 1。而N=T/T0=M Tx/T0,M越大时,N就越大,△N/N就越小减,所以进行多周期丈量能小丈量误差。因此可知,这类多周期同步测频法较简单的测频测周法能明显提高丈量的准确度,而且丈量误差与被测信号频率无关,可以省去计算中界频率和选择丈量模式;但由于△N/N 的存在,而且︱△N/N︱也远大于︱△f0/ f︱ (目前双恒温晶振的频稳度可达10⑴1~10⑴2数量级),所以这类丈量模式对要求10⑺以上的高准确度丈量仍不能满足需要,这类丈量只能称作准同步丈量。 2 多周期完全同步测频原理完全同步丈量就是门控信号与被测信号和标准晶振信号都相干,丈量开始和结束时门控信号与被测信号和标准晶振信号都同步,也就是门控时间既是被测信号周期的整数倍又是晶振信号周期的整数倍。这样在门控时间内被测信号和标准晶振信号都没有量化误差,从而实现两信号的完全双同步。这里奇妙地利用相位检测技术控制同步触发即可实现。当两路信号在某点相位相同,经过若干周期后它们在同1相位点相位又相同,那么这段时间两路信号1定都经过整数个周期(但周期数不1定相同),用.它作为同步门控时间控制两个主门的开启,两个计数器都不会产生1误差,从而实现真正意义上的同步丈量。丈量原理如图2所示。

被测信号和晶振信号经过整形后都加到相位检测器;相位检测器检测到两路信号都在某1相位点(零相位点)时产生触发信号,门控电路输出高电平,主门A和B同时打开,计数器A和B同时计数;经过时间了 后,相位检测器又检测到两路信号到达同1相位点,产生1触发信号,这时候候门控电路输出低电平,主门A和B同时关闭,计数器A和B停止计数。由于相检器是从两路信号的同1零相位点开始触发,另外1个零相位点再次触发,两次触发的时间间隔与两路信号都相干,且是每路信号周期的整数倍。与前面的多周期丈量1样,T=MTx=NT0,fx=M/Nf0,△fx/fx=△M/M-△N/N+△f0/f0拆迁期间强拆合法吗。但这时候候△M/M=0,△N/N=0,所以△fx/fx=△f0/f0。即被测信号的频率准确度与晶振的频稳度相等。从理论上看,被测信号的频率准确度可以到达10⑴1~10⑴2数量级,这样的丈量准确度比前面的多周期丈量的准确度高好几个数量级。但实际上由于相位检测器的过零检测及门控电路的触发都会产生误差,实际丈量的频率准确度会比理论值低,而且这类丈量也是靠牺牲丈量时间来提高丈量准确度,所以也不合适快速丈量。3 多周期完全同步测频在单片机丈量系统中的实现全部丈量系统由单片机、模拟电路和显示电路组成。单片机在丈量系统中主要完成定时、计数和运算功能。丈量开始时,经过整形后的被测信号和晶振信号送到相位检测器,当它们都在第1个零相位点时,检测器将高电子送到单片机,两计数器同时开始计数。当两路信号第2个零相位点到来时,检测器将低电平送到单片机,计数器都停止计数。将两个计数值经过运算后由显示器显示。丈量原理框图如图3所示。软件流程图如图4所示。

在丈量进程中要用到1个定时器和两个计数器,定时器受相位检测器的控制。当相位检测器检测到两路信号都为零相位时,产生触发脉冲,定时器开始计时;当相位检测器再次检测到两路信号的相位又都为零时,产生触发脉冲,定时器停止计时。与此同时,两计数器分别在定时器计时期间对被测信号及晶振信号进行计数,将汁数结果送运算器运算(由软件编程进行)。最后由显示器显示丈量结果。由于丈量准确度较高,显示器的位数也要适当增加。4 实际利用及分析根据-上述设计情况,将这个频率丈量系统用3个实验进行实测:1是对中央电视台同步信号系统的频率基准(4.43361875MHz)进行丈量拆迁人员补偿可以一次拿吗,其频率准确度高于510⑴2,选用双恒温晶振的频稳度为110⑴1,丈量时最后1位数字在变化,全部系统的频率准确度达210⑼;2是对某雷达信号的频率进行丈量,测得其频率为8988.67436MHz房屋被司法强拆的诉讼时效,最后1位有3个字的变化,频率准确度为310⑼;3是对晶振信号进行2分频信号丈量得到20.00000006MHz,最后1位有3个字的变化,频率准确度为310⑴0。从丈量结果看,全部丈量系统其实不能使频率丈量准确度与晶振的频稳度在同1个数量级,而是有近两个数量级的差距。主要是由于相检器触发产生的触发误差及系统响应引发的响应误差等。但这个测频系统比通常的多周期同步丈量系统(丈量频率准确度可达10⑹数量级)丈量准确度要高出3个数量级。通过对多周期同步测频法的分析,提出了多周期完全同步测频法的设计方法拆迁被停水怎么办,最后用单片机实歼这类方法,使频率丈量的准确度由原来的10⑹数量级提高到10⑼数量级。全部丈量系统电路结构较简单,软件设计也很容易,可以得到较好的利用。(end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章