一种单芯片实现等精度频率测量的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种单芯片实现等精度频率测量的装置，包括标准时钟、被测时钟、控制单元和触发器；控制单元包括控制计算单元和计数器，标准时钟用于产生标准的频率；第一计数器产生标准的闸门信号；触发器用于对被测时钟的被测信号和闸门信号的脉冲进行同步，以产生控制第二计数器和第三计数器工作的使能信号；第二计数器用于对标准时钟产生的脉冲进行计数；第三计数器用于对被测时钟产生的脉冲进行计数，控制计算单元对第二计数器和第三计数器的读数进行计算和输出。本实用新型专利技术通过上述装置，快速、低成本的实现了等精度频率测量。低成本的实现了等精度频率测量。低成本的实现了等精度频率测量。

A single chip device for equal precision frequency measurement

【技术实现步骤摘要】
一种单芯片实现等精度频率测量的装置


[0001]本技术涉及时间频率测量
，更具体的说是涉及一种单芯片实现等精度频率测量的硬件结构。

技术介绍

[0002]目前，常见的模拟式频率测量方法有谐振法、电桥法、拍频法、差拍法以及示波器法等。通常，模拟式频率测量方法的构成并不复杂，测量精度也不高。与模拟式频率测量方法不同的是，数字式频率测量仪器具有读数显示直观、测量速度快和测量灵敏度高等诸多特点，成为了使用最广的一类时间频率测量仪器。一个数字式频率测量仪器通常包含时基(含较高精度的晶体振荡器)、控制门(主闸门)、输入放大与整形电路、控制电路以及计数器等部分。数字式频率测量仪器主要有直接计数测频法、同步计数测频法和多路移相时钟测频法等。
[0003]但是，直接频率测量法的频率测量存在
±
1字计数误差，使得其在大频率范围测量时，测量误差不一致，且在低频测量时，存在误差大等问题。而同步计数测频法可以减少
±
1字计数误差的影响，弥补直接频率测量法的不足，但通常由分立器件或定制芯片实现，成本相对较高，控制和调试相对复杂。
[0004]因此，针对传统分立器件或定制芯片实现同步计数测频法存在的诸多问题，如何提供一种单芯片实现等精度频率测量的装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本技术提供了一种单芯片实现等精度频率测量的装置，利用已经出现的具备多个定时器的单片机、CPLD、FPGA或计数器芯片，快速、低成本的实现等精度频率测量，解决了传统分立器件或定制芯片实现同步计数测频法存在的诸多问题。
[0006]为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种单芯片实现等精度频率测量的装置包括标准时钟、被测时钟、控制单元和触发器，所述控制单元包括控制计算单元和计数器；所述计数器包括第一计数器、第二计数器和第三计数器；
[0007]所述标准时钟用于为所述第一计数器和所述第二计数器提供标准频率信号；
[0008]所述被测时钟用于为所述触发器和所述第三计数器提供被测频率信号；
[0009]所述第一计数器用于根据所述标准频率信号产生闸门信号；
[0010]所述触发器用于同步所述闸门信号和所述被测频率信号的脉冲，进而同步控制所述第二计数器和所述第三计数器的启停；
[0011]所述第二计数器用于对所述标准频率信号的脉冲进行计数；
[0012]所述第三计数器用于对所述被测频率信号的脉冲进行计数；
[0013]所述控制计算单元用于控制所述第一计数器的启停，以及对所述第二计数器和所述第三计数器的读数进行计算和输出。
[0014]优选的，所述被测时钟的被测频率值公式为：
[0015][0016]其中：f1为被测时钟，单位为Hz；f0为标准时钟，单位为Hz；N0为第二计数器的计数值；N1为第三计数器的计数值。
[0017]优选的，所述控制计算单元还用于设定所述第一计数器的溢出值。
[0018]优选的，所述控制计算单元还用于产生清零脉冲，在测量结束后，控制所述第一计数器、所述第二计数器和所述第三计数器进行计数值清零。
[0019]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本技术公开提供了一种单芯片实现等精度频率测量装置，具有以下优点：(1)结构简单，在一个芯片上依靠3个定时器并结合触发器就能实现同步计数测频法的功能；(2)成本极低，所必须的外围器件仅为触发器；(3)便于集成与实现，本技术仅需要对第一计数器、第二计数器和第三计数器进行数值运算，就能获得结果。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0021]图1附图为一种单芯片实现等精度频率测量装置的结构示意图。
[0022]图2为一种单芯片实现等精度频率测量装置控制计算单元的工作流程图。
[0023]图3为本技术基于STM32F103芯片实现等精度频率测量的电路原理图。
[0024]图中：1
‑
标准时钟f0、2
‑
第一计数器、3
‑
触发器、4
‑
第二计数器、5
‑
第三计数器、6
‑
控制计算单元、7
‑
被测时钟f1。
具体实施方式
[0025]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0026]本技术实施例公开了一种单芯片实现等精度频率测量装置，包括：标准时钟1、被测时钟7、控制单元和触发器3，控制单元包括控制计算单元6和计数器；计数器包括第一计数器2、第二计数器4和第三计数器5；标准时钟1用于为第一计数器2和第二计数4器提供标准频率信号；被测时钟7用于为触发器3和第三计数器5提供被测频率信号；第一计数2器用于根据标准频率信号产生闸门信号；触发器3用于同步闸门信号和被测频率信号的脉冲，进而同步控制第二计数器4和第三计数器5的启停；第二计数器4用于对标准频率信号的脉冲进行计数；第三计数器5用于对被测频率信号的脉冲进行计数；控制计算单元6用于控制第一计数器2的启停，以及对第二计数器4和第三计数器5的读数进行计算和输出。本技术通过上述装置，快速、低成本的实现了等精度频率测量。
[0027]在本实施例中，控制计算单元6还用于设定第一计数器2的溢出值。其中，不同的闸
门时间意味着不同的计数器溢出上限值，通过修改第一计数器的溢出上限，可以实现闸门时间的修改。
[0028]在本实施例中，控制计算单元6还用于产生清零脉冲，在测量结束后，控制第一计数器2、第二计数器4和第三计数器5进行计数值清零。
[0029]在本实施例中，标准时钟f01，可以为低成本的陶瓷晶振，也可以为有源晶振甚至是LC谐振电路，只要其提供的频率稳定，且满足既定的测量指标即可。
[0030]在本实施例中，第一计数器2、第二计数器4和第三计数器5可以在同一个芯片上，也可以在不同的芯片上，其位数不低于16位，只要其在设定的闸门时间内不发生溢出现象即可；计数器可为单片机、FPGA、CPLD或计数器芯片。
[0031]在本实施例中，触发器3可以为普通的D/Q触发器，或其这种演变出的各种形式，只要其起到同步第一计数器2输出的闸门信号以及被测时钟f17输出的f1信号即可。
[0032]在本实施例中，被测时钟f17，其频率的上限为触发器3、第二计数器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单芯片实现等精度频率测量的装置，其特征在于，包括标准时钟、被测时钟、控制单元和触发器，所述控制单元包括控制计算单元和计数器；所述计数器包括第一计数器、第二计数器和第三计数器；所述标准时钟用于为所述第一计数器和所述第二计数器提供标准频率信号；所述被测时钟用于为所述触发器和所述第三计数器提供被测频率信号；所述第一计数器用于根据所述标准频率信号产生闸门信号；所述触发器用于同步所述闸门信号和所述被测频率信号的脉冲，进而同步控制所述第二计数器和所述第三计数器的启停；所述第二计数器用于对所述标准频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：李诺，燕鸣，梁国鼎，杨鸣，张圣男，李颂扬，姬云鹏，魏天舒，刘延博，尹福成，顾亮，孙天瑜，陈姗姗，尚霜霜，苗芳，
申请(专利权)人：辽宁省检验检测认证中心，
类型：新型
国别省市：