等精度测频电路及其测频方法技术

本发明专利技术公开了一种等精度测频电路及其测频方法，所述电路包括第一计数器、第二计数器和分频计数器，其中，被测信号分别和第一D触发器、第二D触发器的时钟输入端相连；所述第一D触发器的触发端和控制信号START相连，输出端和第一计数器的使能端相连，所述第二D触发器的触发端和控制信号STOP相连，输出端和第二计数器的使能端相连，实现控制信号与被测信号上升沿同步控制；所述分频计数器的输出信号和第一计数器的时钟输入端相连；所述被测信号和第二计数器的时钟输入端相连。本发明专利技术提供的等精度测频电路及其测频方法，消除了单位时间内计数法带来的脉冲信号个数的误差，显著提高了转速信号采集的准确性和实时性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测频电路及其测频方法，尤其涉及一种等精度测频电路及其测频 方法。
技术介绍
现场控制系统、数据采集与通讯系统、设备监控系统和人机接口单元在各个行业 中得到了广泛的应用。在汽轮机转速控制系统中，对汽轮机转速采集的准确性和实时性要求非常高。常 用的采集方法为利用单片机在单位时间内计数法，在单位时间内对待测频率信号进行计 数。单位时间内检测到的脉冲信号个数误差为1，这种方法的测量精度会因频率的高低变化 而产生较大波动。为了避免单位时间内计数法中脉冲信号个数的误差，提高转速采集的准确性和实 时性，有必要提供。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，消除单位 时间内计数法带来的脉冲信号个数的误差，提高转速信号采集的准确性和实时性。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种等精度测频电路，包括 第一计数器、第二计数器和分频计数器，其中，被测信号分别和第一 D触发器、第二 D触发器 的时钟输入端相连，所述第一 D触发器的输出端和第一计数器的输入端相连，所述第二 D触 发器的输出端和第二计数器的输入端相连；所述第一 D触发器的触发端和控制信号START 相连，输出端和第一计数器的使能端相连，所述第二 D触发器的触发端和控制信号STOP相 连，输出端和第二计数器的使能端相连，实现控制信号与被测信号上升沿同步控制；所述分 频计数器的输出信号和第二 D触发器的输出信号反相相与后和第一计数器的时钟输入端 相连；所述被测信号和第二 D触发器的输出信号反相相与后和第二计数器的时钟输入端相 连。上述的等精度测频电路，其中，所述待测信号通过光耦输入电路，经过光电转换之 后的信号再经过第一反相器、第二反相器实现信号的整形预处理后分别和第一 D触发器、 第二 D触发器的输入端相连。本专利技术为解决上述技术问题还提供一种等精度测频方法，所述方法包括如下步 骤a)当控制信号START为高电平时，被测信号的上升沿通过第一 D触发器的使能端同时 启动第一计数器和第二计数器，对被测信号和标准频率信号同时计数；b)当控制信号STOP 为高电平时，被测信号的上升沿通过第二 D触发器的使能端输出高电平信号，该高电平信 号取反后与频率信号相与，使得第一计数器和第二计数器的输入端电平保持为低电平，实 现同时停止第一计数器和第二计数器的计数；c)设在一次门控时间T中对被测信号计数值 为Nx，对标准频率信号的计数值为Ns，则被测信号的频率值为Fx = (Fs/Ns) XNx。上述的测频方法，其中，所述分频计数器为4位计数器，输入信号采用2. 5MHZ的信 号，经过八分频后转为输出2. 5MHZ的标准频率信号。上述的测频方法，其中，所述被测信号通过选择不同的分压电阻来改变输入电路 的门槛电压从而实现测量精度的调节。本专利技术对比现有技术有如下的有益效果本专利技术提供的等精度测频电路及其测频 方法，通过设置两个D触发器对两个计数器进行同步计数，消除了单位时间内计数法带来 的脉冲信号个数的误差，显著提高了转速信号采集的准确性和实时性。附图说明图1为本专利技术的等精度测频电路示意图；图2为本专利技术的精度调节电路示意图；图3为本专利技术的输入整形电路示意图；图4为本专利技术的等精度测频率法示意图；图5为本专利技术的等精度测频率方法流程图；图6为本专利技术等精度测频电路及方法在汽轮机转速测试系统中应用示意图。图中1第一 D触发器 2第二 D触发器 3分频计数器4第一计数器 5第二计数器 6比较器7第一反相器 8第二反相器 9光耦输入电路具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述。图1为本专利技术的等精度测频电路示意图。请参见图1，本专利技术的的等精度测频电路包括第一计数器4、第二计数器5和分频 计数器3，其中，被测信号分别和第一 D触发器1、第二 D触发器2的时钟输入端相连，所述 第一 D触发器1的输出端和第一计数器4的输入端相连，所述第二 D触发器2的输出端和 第二计数器5的输入端相连；所述第一 D触发器1的触发端和控制信号START相连，输出端和第一计数器4的 使能端相连，所述第二 D触发器2的触发端和控制信号STOP相连，输出端和第二计数器5 的使能端相连，实现控制信号与被测信号上升沿同步控制；所述分频计数器3的输出信号和第二 D触发器2的输出信号反相相与后和第一计 数器4的时钟输入端相连；所述被测信号和第二 D触发器2的输出信号反相相与后和第二 计数器5的时钟输入端相连。为了进一步实现测量精度的可调，待测信号可以通过精度调节电路进行处理，精 度调节电路可以通过选择不同的分压电阻来改变输入电路的门槛电压从而实现测量精度 的可调，如图2所示。四个分压电阻(RSI、RS2、RS3、RS4)都不接通时，电源电压5V加在 Rl (39K欧姆)和R2(1K欧姆)上，Rl分得的门槛电压为5V+(39ΚΩ+1ΚΩ)*1ΚΩ = 125mV此时高于125mV的信号经过比较器输出都为1，低于125mV的信号经过比较器输出都为0，为了保证测量的稳定性，限定用户输入的门槛电压为250mV，测量精度最高；接通分 压电阻RSl (20K欧姆)时，RSl和Rl并联后的电阻值为13. 2K欧姆，此时门槛电压为5V+(13. 2ΚΩ+1ΚΩ)*1ΚΩ = 350mV此时高于350mV的信号经过比较器输出都为1，低于350mV的信号经过比较器输出 都为0，为了保证测量的稳定性，限定用户输入的门槛电压为500mV，测量精度次高。以此类 推，选通不同的分压电阻值即可以实现测量精度的可调。待测信号可以通过整形电路进行预处理待测信号通过光耦输入实现输入电路和 测量电路的隔离，保证了测量的抗干扰性，经过光电转换之后的信号再经过第一反相器7 和第二反相器8实现信号的整形预处理，如图3所示。图4为本专利技术的等精度测频率法示意图；图5为本专利技术的等精度测频率方法流程 图。请参见图4和图5，本专利技术的等精度测频率方法如下1)第一计数器4(16位计数器)和第二计数器5 (8位计数器)，高电平允许计数。 标准频率信号采用2. 5MHZ的信号将20MHZ的信号从分频计数器3 (4位计数器)的时钟输 入端C输入经过八分频后转为2. 5MHZ的频率信号，该频率信号从第一计数器4的时钟输入 端C输入，定义其频率为Fs ；被测信号经外部电路整形后从第二计数器5的时钟输入端C输 入，测量频率为&。2)第一 D触发器1和第二 D触发器2对被测信号h的上升沿检测，实现控制信号 (START/STOP)与!7X上升沿同步。当START为高电平时，被测信号的上升沿通过第一 D触发器1的触发端Q同时启 动第一计数器4和第二计数器5，对被测信号h和标准频率信号Fs同时计数。当STOP为 高电平时，被测信号的上升沿通过第二 D触发器5的触发端Q输出高电平信号，该高电平信 号取反后与频率信号相与，使得第一计数器4和第二计数器5的输入端C电平保持为低电 平，实现同时停止第一计数器和第二计数器的计数。这样就保证了第二计数器5对被测信号计数刚好为整数个周期，而计数器1对基 准信号计数的误差为正负1个脉冲。3)设在一次门控时间T中对被测信号计数值为Nx，对标准频率信号的计数值为 Ns，则被测信号的频率值为=Fx = (Fs/Ns) XN本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种等精度测频电路，包括第一计数器（４）、第二计数器（５）和分频计数器（３），其特征在于，被测信号分别和第一Ｄ触发器（１）、第二Ｄ触发器（２）的时钟输入端相连，所述第一Ｄ触发器（１）的输出端和第一计数器（４）的输入端相连，所述第二Ｄ触发器（２）的输出端和第二计数器（５）的输入端相连；所述第一Ｄ触发器（１）的触发端和控制信号ＳＴＡＲＴ相连，输出端和第一计数器（４）的使能端相连，所述第二Ｄ触发器（２）的触发端和控制信号ＳＴＯＰ相连，输出端和第二计数器（５）的使能端相连，实现控制信号与被测信号上升沿同步控制；所述分频计数器（３）的输出信号和第二Ｄ触发器（２）的输出信号反相相与后和第一计数器（４）的时钟输入端相连；所述被测信号和第二Ｄ触发器（２）的输出信号反相相与后和第二计数器（５）的时钟输入端相连。

【技术特征摘要】
1.一种等精度测频电路，包括第一计数器G)、第二计数器( 和分频计数器(3)，其 特征在于，被测信号分别和第一D触发器(1)、第二D触发器( 的时钟输入端相连，所述第 一 D触发器(1)的输出端和第一计数器的输入端相连，所述第二 D触发器O)的输出 端和第二计数器(5)的输入端相连；所述第一 D触发器(1)的触发端和控制信号START相连，输出端和第一计数器(4)的 使能端相连，所述第二 D触发器O)的触发端和控制信号STOP相连，输出端和第二计数器 (5)的使能端相连，实现控制信号与被测信号上升沿同步控制；所述分频计数器C3)的输出信号和第二 D触发器( 的输出信号反相相与后和第一计 数器的时钟输入端相连；所述被测信号和第二 D触发器O)的输出信号反相相与后和 第二计数器(5)的时钟输入端相连。2.如权利要求1所述的等精度测频电路，其特征在于，所述待测信号通过光耦输入电 路(9)，经过光电转换之后的信号再经过第一反相器(7)、第二反相器(8)实现信号的整形 预处理后分别和第一 D触发器(1)、第二 D触发器O)的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱强，韩媛，高雪丽，山陈琦，
申请(专利权)人：上海自动化仪表股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31