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填充計數式相位測量的分析與實(shí)現
作者：
時(shí)間：2012-11-09
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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考慮到硬件資源的充分利用，硬件設計時(shí)將某些部件設計成公用，如相差計數和周期計數共用一個(gè)計數器。由于0≤n≤ N，故相差信號(B'信號的上沿)必定會(huì )在一個(gè)信號周期內的某個(gè)時(shí)刻出現，可利用這一信號將相差計數值n從計數器上浮獲而鎖入相差計數鎖存器。當一個(gè)完整的周期結束時(shí)（A'信號的上沿再次出現），鎖存周期計數值N（見(jiàn)圖3）。 
五．計數脈沖頻率的設置與實(shí)現
如前面所述16位計數器的計數范圍是0--65535。根據（1）式要獲得足夠的細度，在某一信號頻率下計數范圍應在[3600，65535]區間內。由于計數器的計數值與被測信號的頻率成反比，與計數脈沖的頻率成正比。即在某一固定的計數脈沖頻率下，被測信號的頻率越低（周期越長(cháng)）則一個(gè)周期內所獲得的計數脈沖的個(gè)數越多。反之越少?；蛟谀骋粋€(gè)固定的被測信號的頻率下，計數脈沖的頻率越多，則在一個(gè)信號周期內所獲得的計數脈沖的個(gè)數就越多，反之就越少。若計數值為C，被測信號頻率為fx，計數脈沖頻率為fa，則有下式：
C= fa/fx （3）
由于是16位的計數器，C值應滿(mǎn)足3600 C 65525在某一個(gè)fa下，被測信號頻率fx就會(huì )被限制在一定的范圍內。即
fa/65536 fx fa/3600
也就是fx的下限為 fa÷65535 Hz，上限是fa÷3600 Hz，從（4）式中可以看出某個(gè)fa，所對應fx其范圍是有限的。要做到fx有一個(gè)較寬的頻范圍，單靠16位的計數器，用一個(gè)fa是不行的。故筆者在設計時(shí)，將計數脈沖源設計成有多檔振蕩頻率的信號源，兼顧被測信號的低頻區和高頻區。由單片機根據讀取的N值和計數器的溢出信號，通過(guò)電子開(kāi)關(guān)U11，自動(dòng)切換。當讀取的N值太小時(shí)，切換到較高的計數頻率，當計數器有溢出時(shí)，就切換到較低的計數頻率。為了簡(jiǎn)單說(shuō)明筆者將fa設為2M和10M兩檔。根據（4）式分析入下：
當fa=2M時(shí)： fx的下限為 2×106÷65535=30.5Hz
fx的上限為 2×106÷3600=555.6Hz
當fa=10M時(shí)：fx的下限為 10×106÷65535=152.6Hz
fx的上限為 10×106÷3600=2777.8Hz
從以上分析來(lái)看，從152.6Hz到 555.6Hz，兩檔計數頻率應對這一頻率區的被測信號是重疊的，即在該頻率區內，這兩檔計數頻率都滿(mǎn)足（4）式，這個(gè)重疊區的存在是必要的，它保證了自動(dòng)切換計數脈沖頻率的操作不發(fā)生振蕩。但重疊區不必這么大，在實(shí)際應用中，為了保證測量精度可通過(guò)程序將重疊區限制在200Hz至250Hz 這個(gè)范圍內。
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