基于單片機的數字頻率計設計
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多周期同步法的測量誤差主要由Ns產(chǎn)生。當頻率較低(10 kHz)，且測量信號信噪比較小(40 dB)時(shí)，觸發(fā)誤差較大，是誤差的主要來(lái)源。當被測頻率大于10 kHz時(shí)，誤差取決于標頻信號的準確度和分辨率帶來(lái)的誤差，兩者基本相當。所以低頻測量時(shí)，運用多周期測量法誤差會(huì )很大。
如圖2所示，高頻測量時(shí)首先利用單片機的定時(shí)器TO進(jìn)行軟件分頻，根據定時(shí)時(shí)間的不同分出一個(gè)或幾個(gè)閘門(mén)信號，利用這些不同周期的閘門(mén)去做不同的基準時(shí)間。對于不同基準時(shí)間內的頻率測量，其精度是不同的，隨著(zhù)基準時(shí)間的加長(cháng)，精度會(huì )越來(lái)越高。測頻時(shí)，根據測量精度要求，預置閘門(mén)TO控制起閉時(shí)間為t，開(kāi)啟TO，同時(shí)放出待測信號和標準信號。這時(shí)計數器T2和計數器T1分別對待測信號fx和標準信號fc(頻率已知)同時(shí)計數，當預置閘門(mén)控制時(shí)間Tn到達閘門(mén)關(guān)閉時(shí)，兩個(gè)計數器停止計數。若兩個(gè)計數器T2、T1的計數值分別為M和N，則待測頻率的值為fx=fc×(M／N)。
2．2 低頻方案選擇
對低頻段信號(10 kHz)的信號采用周期測頻法。周期測量法也是頻率測量的一種常用方法，而且常常用于低頻的測量。其原理是在被測頻率fx的一個(gè)周期內Tx，記錄標準頻率fc的變化次數M，則有fc=M／Tx，即待測信號頻率為fx=fc／M。采用這種方法時(shí)，我只用到了單片機的T2定時(shí)器，由于T2定時(shí)器擁有捕獲功能，可以在被測信號脈沖的下降沿到來(lái)之際實(shí)現對此時(shí)時(shí)間的捕獲，這樣在被測頻率兩個(gè)下降沿之間就形成一個(gè)周期，產(chǎn)生兩次捕獲，而這兩側捕獲的時(shí)間差就是被測頻率的周期，其頻率就是周期的倒數。運用這種方法可以對頻率為65 535 Hz以?xún)鹊念l率進(jìn)行測量，如圖3所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/170650.htm
3 結論
本論文中對高頻測量進(jìn)行了軟件仿真，從表1中我們可以看出，隨著(zhù)所測頻率的位數的增大，頻率的誤差越小。在甚低頻階段，由于仿真時(shí)只開(kāi)啟高頻測量，用的是多周期同步測量法，所以可以看到由于基準頻率±1的誤差而引起的±1的誤差，而對于甚低頻及低頻的測量，±1的誤差是極其影響測量效果的。這和理論預測的效果是完全吻合的。由于一些不明原因，低頻測量程序無(wú)法得到仿真。如果低頻測量程序可以開(kāi)啟的話(huà)，在低頻測量時(shí)就會(huì )轉化成周期法測量。這樣由于低頻的頻率很低，其周期很大，所以單片機的反應速度是可以跟得上的，從而避免了±1的誤差，使得低頻測量也可以達到誤差為0％。對于中頻及高頻階段，我們可以在表中看到，雖然差值隨著(zhù)頻率的增大而越來(lái)越大，但是誤差百分比卻越來(lái)越小，尤其對于高頻的測量，其誤差可以小到十萬(wàn)分之幾，完全可以滿(mǎn)足一般用戶(hù)的需求。
由此，該頻率計驗證了多周期同步測量法對中高頻信號的測量能力是不錯的，但是對于低頻及甚低頻的測量卻缺陷很大。而正好周期法的優(yōu)點(diǎn)就是測量低頻信號非常準確。這兩種方法的結合正好彌補了兩者的缺陷，凸顯了兩者的優(yōu)點(diǎn)。再加上智能分頻使單片機的測量帶寬提高了一千倍以上，僅用幾個(gè)芯片搭成的低成本簡(jiǎn)單電路，使該頻率計擁有了不錯的性?xún)r(jià)比。
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