本發(fā)明屬于儀器儀表領(lǐng)域，具體涉及一種新型頻率測量裝置及其測量方法。

背景技術(shù)：

在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常要檢測信號(hào)的頻率。目前，常用的檢測方法有以下幾種：一種是“閘門法”，即1s時(shí)間內(nèi)測信號(hào)跳變的次數(shù)，由于存在毛刺等干擾信號(hào)，會(huì)存在一定的誤差。第二種方法是等精度測量法，設(shè)置兩個(gè)同步閥門，同時(shí)對(duì)測量信號(hào)和基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行測量，其計(jì)數(shù)比就是頻率比。因?yàn)榛鶞?zhǔn)信號(hào)頻率已知，所以乘以頻率比就是測量信號(hào)的頻率。該方法對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)要求較高，要求嚴(yán)格同步。而且這兩種方法測量的頻率范圍有限，不能測量比較高的頻率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種新型頻率測量裝置及其測量方法。首先，將高頻信號(hào)經(jīng)過fpga芯片分頻，然后輸入給高性能微處理器stm32f103zet6的定時(shí)器1的pe9引腳。利用定時(shí)器捕獲模式測量輸入信號(hào)正脈寬的方法，在這種方法下，要求正脈寬的占空比已知，一般為50%。測得正脈寬的寬度后乘以2就是周期，對(duì)周期取倒數(shù)，就可得到頻率。得到測量頻率后，乘以fpga的分頻系數(shù)，就可得到測量信號(hào)的頻率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種新型頻率測量裝置，包括控制中心模塊、顯示模塊，電源模塊、分頻模塊、信號(hào)發(fā)生模塊，控制中心模塊單向接收分頻模塊、電源模塊信號(hào)，單向傳輸信號(hào)給顯示模塊，分頻模塊單向接收信號(hào)發(fā)生模塊信號(hào)。

信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生方波后，將其傳送給分頻模塊，分頻模塊將其頻率降低為1mhz以下，然后輸入給控制中心模塊的定時(shí)器輸入引腳端，用定時(shí)器輸入捕獲模式對(duì)輸入方波的正脈寬進(jìn)行測量，根據(jù)測量結(jié)果得到輸入信號(hào)的頻率，并在顯示模塊上顯示。電源模塊給整個(gè)系統(tǒng)供電。

所述的控制中心模塊由軟件和硬件組成，硬件由stm32f103zet6微處理器組成，軟件包括輸入捕獲、控制、顯示。

所述的分頻模塊由fpga芯片和分頻軟件組成，能夠?qū)崿F(xiàn)2分頻、4分頻、8分頻、更高分頻，由軟件編程語言vhdl實(shí)現(xiàn)。

所述的信號(hào)發(fā)生模塊由信號(hào)發(fā)生器組成，能夠產(chǎn)生最高頻率為20mhz的方波。

所述的電源模塊由ams1117-3.3v芯片及其電路構(gòu)成。

所述的顯示模塊由tft1.44寸真彩液晶屏構(gòu)成，用于顯示檢測的信號(hào)頻率。

一種新型頻率測量測量方法，包括以下步驟：

首先通過信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生占空比為50%的方波信號(hào)，然后將其送入分頻模塊，分頻模塊將其x分頻后送給控制中心模塊，控制中心模塊用定時(shí)器輸入捕獲模式捕獲輸入信號(hào)的正脈寬寬度，根據(jù)正脈寬寬度計(jì)算出輸入信號(hào)的周期，取其倒數(shù)得到頻率。反復(fù)測量200次，將其放入一個(gè)數(shù)組中，然后按從小到大的順序進(jìn)行冒泡排序，去掉排序后的數(shù)據(jù)前后各20個(gè)，用剩下的160個(gè)數(shù)據(jù)，取平均值，得到測量頻率。用該頻率乘以x即得輸入信號(hào)的頻率。

本發(fā)明的有益效果是：

1）本發(fā)明能夠準(zhǔn)確輸入方波信號(hào)的頻率。

2）測量的頻率范圍從0hz～20mhz.。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的工作流程圖。

其中，1為控制中心模塊；2為顯示模塊；3為電源模塊；4為分頻模塊；5為信號(hào)發(fā)生模塊。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步敘述。

如圖1所示，一種新型頻率測量裝置，包括控制中心模塊1、顯示模塊2，電源模塊3、分頻模塊4、信號(hào)發(fā)生模塊5，控制中心模塊1單向接收分頻模塊4、電源模塊信號(hào)3，單向傳輸信號(hào)給顯示模塊2，分頻模塊4單向接收信號(hào)發(fā)生模塊5信號(hào)。

信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生方波后，將其傳送給分頻模塊，分頻模塊將其頻率降低為1mhz以下，然后輸入給控制中心模塊的定時(shí)器輸入引腳端，用定時(shí)器輸入捕獲模式對(duì)輸入方波的正脈寬進(jìn)行測量，根據(jù)測量結(jié)果得到輸入信號(hào)的頻率，并在顯示模塊上顯示。電源模塊給整個(gè)系統(tǒng)供電。

所述的控制中心模塊1由軟件和硬件組成，硬件由stm32f103zet6微處理器組成，軟件包括輸入捕獲、控制、顯示。

所述的分頻模塊4由fpga芯片和分頻軟件組成，能夠?qū)崿F(xiàn)2分頻、4分頻、8分頻、更高分頻，由軟件編程語言vhdl實(shí)現(xiàn)。

所述的信號(hào)發(fā)生模塊5由信號(hào)發(fā)生器組成，能夠產(chǎn)生最高頻率為20mhz的方波。

所述的電源模塊3由ams1117-3.3v芯片及其電路構(gòu)成。

所述的顯示模塊2由tft1.44寸真彩液晶屏構(gòu)成，用于顯示檢測的信號(hào)頻率。

如圖2所示，一種新型頻率測量測量方法，包括以下步驟：

首先通過信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生占空比為50%的方波信號(hào)，然后將其送入分頻模塊，分頻模塊將其x分頻后送給控制中心模塊，控制中心模塊用定時(shí)器輸入捕獲模式捕獲輸入信號(hào)的正脈寬寬度，根據(jù)正脈寬寬度計(jì)算出輸入信號(hào)的周期，取其倒數(shù)得到頻率。反復(fù)測量200次，將其放入一個(gè)數(shù)組中，然后按從小到大的順序進(jìn)行冒泡排序，去掉排序后的數(shù)據(jù)前后各20個(gè)，用剩下的160個(gè)數(shù)據(jù)，取平均值，得到測量頻率。用該頻率乘以x即得輸入信號(hào)的頻率。這種測量方法具有簡單、準(zhǔn)確、測量頻率高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種新型頻率測量裝置及其測量方法，包括控制中心模塊、顯示模塊，電源模塊、分頻模塊、信號(hào)發(fā)生模塊，控制中心模塊單向接收分頻模塊、電源模塊信號(hào)，單向傳輸信號(hào)給顯示模塊，分頻模塊單向接收信號(hào)發(fā)生模塊信號(hào)，為準(zhǔn)確測量高頻信號(hào)的頻率，采用FPGA分頻，將分頻后的信號(hào)輸入給STM32微處理器。為采用STM32定時(shí)器輸入捕獲模式，測量輸入信號(hào)正脈寬的寬度，根據(jù)正脈寬的寬度得知信號(hào)的周期，從而測得頻率，頻率乘以分頻系數(shù)就可得到輸入信號(hào)的頻率。提高測量精度，在軟件編程中采用多次采集，冒泡排序，去掉部分最大、最小值，用剩余值取均值的濾波算法來提高測量頻率的精度。該方法具有實(shí)現(xiàn)簡單、測量精度高、響應(yīng)快、頻率高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：黃健
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西京學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.30
技術(shù)公布日：2017.07.14