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1、■计测技术基于微机的频率测量系统研究StudyonFrequencyMeasurementSystemBasedonMicrocomputer□唐 炜 TangWei 顾金凤 GuJinfeng连接在一个LC集成振荡器中,当传一个时钟脉冲CLK上升沿到来之【作者简介】唐炜,男,工学硕士,讲师。工感器所测参数δ发生变化时,由于后Q的状态和该上升沿来到之前D作单位:华东船舶工业学院机械系。通讯地址:线圈等效电感L变化,必将使振荡的状态一样,即Qn+1=Dn。212003江苏省镇江市环城路2号。器输出信号的频率值改变,从而把图2中,F0、Fx分别为标准频顾金凤,华东
2、船舶工业学院机械系(镇江,212003)位移信号δ转化为微机可直接接标信号和被测频率信号。测量频率【摘要】根据涡流传感器输出频率信号收、识别的频率信号f。其优点在于时,先将8255的PC3位置1,使D触的特点,介绍了一种实用的基于微机的采用闸能实现“一步数字化”,中间不需要发器的D端为高电平,并持续一定门时间修正的测频法,通过具体的硬、软件设进行A/D转换。传感器输出频率信时间Ts(预置门),在其后第一个Fx计,实现了较高精度的频率测量。号在传输时抗干扰能力强,故能较脉冲的上升沿到来时,D触发器Q【关键词】频率测量 闸门时间修正法 好克服电路参数变化的影响,从
3、而端即为高电平,并同时开启两个与微机【收稿时间】2001-11-19保证具有良好的稳定性以及较高的门1、2使得8253构成的两个计数分辨率。器(通道0、1串联后构成8253A,对在现代化的工业生产、科学研F0频标信号计数,通道2即8253B究等领域中,频率是一个很基本的对Fx被测信号计数)同时开始计参数,它与许多电气参数的测量都数。当Ts持续时间到时,微机对有十分密切的关系,因此频率信号PC3位清零,在其后第一个Fx脉冲的测量就显得很重要。频率测量技的上升沿到来后同时关闭两个与术已较为成熟,实现的方法也较多,图1 数字式涡流传感器工作原理图门,使两个计数器停止
4、计数。设在这其中尤其以基于单片机内部的标2.频率测量原理及误差分析持续时间Ts内两个计数器记录的准频率源、定时/计数部件的应用更频标、被测脉冲数分别为N、M,则2.1测量原理为简单、直接。笔者在研究数字式被测信号的频率Fx为:涡流传感器的过程中需涉及到频率MF0Fx=(1)的测量,考虑到编程、位移与频率间N的转换、图形与表格的显示等因素,其中F0为高稳定性、高精度的决定采用微机测频。本文根据涡流频标信号。传感器输出频率信号的范围在数千2.2误差分析赫兹左右的特点,利用微机主板上的扩充插槽,借助于闸门时间修正法的原理,设计了一种I/O接口板,图2 微机测频原理示
5、意图并通过具体的软件编程,实现了较基于微机实现的高精度测频原高精度的频率测量,取得了较好的理如图2所示。其中与门1和与门效果。2均来自于74LS08芯片,D触发器为74LS74(带预置端和清除端的上1.数字式涡流传感器工作原理升沿触发),其输出端Q的状态随着图1是数字式涡流传感器的工输入端D的变化而变化,但总比输图3 测频波形图作原理示意图。数字式涡流传感器入端的变化晚一步,也就是说当下上述微机测频原理的实质是采nx计量与测试技术·2002·№12■计测技术用闸门时间修正法进行测量。控制它实际上是系统总线的扩充和重新线接通,否则它们之间呈现高阻态,计数器对被测
6、频率信号计数的时间驱动,该通道中的信号性质、方向及数据信息无法流动。若DIP设置闸门称为预置门,它由8255的PC3时序、引脚排列等都作了明确规定,后,Q0～Q5的状态为10001,则位电平的变化产生。闸门时间修正这就是PC总线标准。在本测频系8253的地址对应为0310H～法就是通过修正预置门时间Ts来统中,自行设计有一块接口卡插入0313H,8255的地址对应为0318H获得精确的同步门时间T。图3为扩充插槽中,其主要测频电路如图4～031BH。闸门时间修正法对应的具体波形。所示。在接口板上,将数据线用接口板上设有D型插座,高精由于计数是在同步门持续时间7
7、4LS245三态总线传输器连接,使度、高稳定的标准频率信号F0与整T内完成的,而T由被测信号Fx其既能接收,又能发送;对地址信形后的被测信号Fx均通过插座送同步控制,因此T与8253B的计数号、读写控制信号等,用单向的三态入。脉冲相关,且T/Tx的比值为M为总线驱动器74LS244进行隔离和缓3.2软件设计整数。故8253B对被测信号的计数冲。可编程定时/计数器8253可对软件设计中主要是对8253A、值M不存在±1个计数误差。但2MHz以下TTL脉冲进行操作。可8253B和8255进行相关读、写操作。是,由于同步门T的启闭时刻存在编程并行接口8255可对数字
8、量进同时,为了进一步减少外界干扰对着随
