一種可變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種頻率檢測(cè)方法，特別是涉及一種對(duì)可隨時(shí)關(guān)閉/開啟或者改變頻 率的正弦波信號(hào)的頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的可變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 一般頻率檢測(cè)裝置的被測(cè)對(duì)象都為某一固定值，檢測(cè)時(shí)只需檢測(cè)一次就可測(cè)出實(shí) 際頻率，送種情況的頻率檢測(cè)較容易實(shí)現(xiàn)，當(dāng)測(cè)量結(jié)果精確度要求不高時(shí)，通過單片機(jī)的兩 個(gè)計(jì)數(shù)器即可完成檢測(cè)，而在精度要求高的場(chǎng)合可通過等精度測(cè)頻的方法來實(shí)現(xiàn)。
[0003] 等精度測(cè)頻方法是在直接測(cè)頻方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的間口時(shí)間不是固定 的值，而是被測(cè)信號(hào)周期的整數(shù)倍，即與被測(cè)信號(hào)同步，因此消除了對(duì)被測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)所產(chǎn)生 的±1個(gè)數(shù)字誤差，使測(cè)量精度大為提高。
[0004] 請(qǐng)參閱圖1所示，是等精度測(cè)頻的實(shí)現(xiàn)方法的示意圖。其中，CNT1和CNT2是兩個(gè) 可控計(jì)數(shù)器，標(biāo)準(zhǔn)頻率（fs)信號(hào)從CNT1的時(shí)鐘輸入端CLK輸入，經(jīng)整形后的被測(cè)信號(hào)（fx) 從CNT2的時(shí)鐘輸入端CLK輸入。每個(gè)計(jì)數(shù)器中的CEN輸入端為時(shí)鐘使能端控制時(shí)鐘輸入。 當(dāng)預(yù)置間口信號(hào)為高電平（預(yù)置時(shí)間開始）時(shí)，被測(cè)信號(hào)的上升沿通過D觸發(fā)器的輸出端， 同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。同樣，當(dāng)預(yù)置間口信號(hào)為低電平（預(yù)置時(shí)間結(jié)束）時(shí)，被測(cè)信 號(hào)的上升沿通過D觸發(fā)器的輸出端，同時(shí)關(guān)閉兩個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。
[0005] 請(qǐng)參閱圖2所示，是等精度測(cè)頻原理的波形圖。在測(cè)量過程中，用兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和被測(cè)信號(hào)同時(shí)計(jì)數(shù)，首先給出間口開啟信號(hào)（預(yù)置間口上升沿），此時(shí)計(jì)數(shù)器 并不開始計(jì)數(shù)，而是等到被測(cè)信號(hào)的上升沿到來時(shí)，計(jì)數(shù)器才真正開始計(jì)數(shù)。然后預(yù)置間口 關(guān)閉信號(hào)（預(yù)置間口下降沿）到時(shí)，計(jì)數(shù)器并不立即停止計(jì)數(shù)，而是等到被測(cè)信號(hào)的上升沿 到來時(shí)才結(jié)束計(jì)數(shù)，完成一次測(cè)量過程?？蒞看出，實(shí)際間口時(shí)間τ與預(yù)置間口時(shí)間τ1 并不嚴(yán)格相等，但差值不超過被測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期。
[0006] 由于等精度測(cè)頻方法測(cè)量頻率的相對(duì)誤差與被測(cè)信號(hào)頻率的大小無關(guān)，僅與間口 時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率有關(guān)，即實(shí)現(xiàn)了整個(gè)測(cè)試頻段的等精度測(cè)量。間口時(shí)間越長(zhǎng)，標(biāo)準(zhǔn)頻率 越高，測(cè)頻的相對(duì)誤差就越小。標(biāo)準(zhǔn)頻率可由穩(wěn)定度好、精度高的高頻率晶體振蕩器產(chǎn)生， 在保證測(cè)量精度不變的前提下，提高標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率，可使間口時(shí)間縮短，即提高測(cè)試速度。
[0007] 在等精度測(cè)頻過程中，如果頻率發(fā)生設(shè)備關(guān)閉或者改變頻率，被測(cè)信號(hào)會(huì)停止輸 出，由于間口信號(hào)不能判斷出被測(cè)信號(hào)有無，此時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤頻率。
[0008] 請(qǐng)參閱圖3所示，是當(dāng)頻率發(fā)生設(shè)備關(guān)閉或者改變頻率時(shí)等精度測(cè)頻的波形圖。 從圖3中可W看出，當(dāng)頻率發(fā)生設(shè)備關(guān)閉或者改變頻率時(shí)，在間口時(shí)間內(nèi)，被測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)器 的計(jì)數(shù)化會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的計(jì)數(shù)值，導(dǎo)致采樣頻率錯(cuò)誤，雖然在新頻率f2穩(wěn)定后會(huì)采樣正常， 但是送種短時(shí)間的錯(cuò)誤頻率也是不被允許的。
[0009] 有鑒于上此，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知 識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加 W研究創(chuàng)新，W期創(chuàng)設(shè)一種新的一種可變頻正弦波的頻率檢 測(cè)方法，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的等精度測(cè)頻方法，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計(jì)， 并經(jīng)過反復(fù)改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的等精度測(cè)頻方法存在的缺陷，而提供一種新的可 變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法，所要解決的技術(shù)問題是使其在等精度測(cè)頻過程中，當(dāng)被測(cè)信 號(hào)關(guān)閉或者改變頻率時(shí)，能夠通過停止信號(hào)控制計(jì)數(shù)器，停止計(jì)數(shù)，而在被測(cè)信號(hào)開啟或者 改變后的頻率穩(wěn)定輸出后再開始計(jì)數(shù)，從而準(zhǔn)確測(cè)出被測(cè)信號(hào)的頻率，并實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)頻率 的實(shí)時(shí)檢測(cè)。
[0011] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種可變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法，是在等精度測(cè)頻過程中，當(dāng)被測(cè)信號(hào)關(guān)閉或者改變 頻率時(shí)，停止計(jì)數(shù)，而在被測(cè)信號(hào)開啟或者改變后的頻率穩(wěn)定輸出后，自動(dòng)開始計(jì)數(shù)，該方 法包括W下步驟：根據(jù)被測(cè)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)計(jì)算出適合的采樣周期，生成一個(gè)固定周期信 號(hào)作為間口信號(hào)，使此間口信號(hào)中相鄰兩個(gè)預(yù)置間口時(shí)間的時(shí)間間隔等于此采樣周期；在 此間口信號(hào)的預(yù)置間口時(shí)間對(duì)應(yīng)的實(shí)際間口時(shí)間采樣標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和被測(cè)信號(hào)，并通過計(jì)數(shù)器 記錄采樣的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和被測(cè)信號(hào)脈沖的個(gè)數(shù)；根據(jù)被測(cè)信號(hào)計(jì)算一個(gè)超時(shí)時(shí)間，在采樣時(shí) 判斷在此超時(shí)時(shí)間內(nèi)是否有被測(cè)信號(hào)的上升沿出現(xiàn)；當(dāng)判斷超過此超時(shí)時(shí)間仍無被待測(cè)信 號(hào)的上升沿出現(xiàn)時(shí)，判定此時(shí)被測(cè)信號(hào)已關(guān)閉或者正在改變頻率，開始輸出停止間口信號(hào)； W及通過停止間口信號(hào)控制計(jì)數(shù)器，停止計(jì)數(shù)。
[0012] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用W下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0013] 前述的可變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法，其中開始輸出停止間口信號(hào)的步驟包括W 下步驟；當(dāng)判斷超過此超時(shí)時(shí)間仍無被待測(cè)信號(hào)的上升沿出現(xiàn)時(shí)，判定此時(shí)被測(cè)信號(hào)已關(guān) 閉或者正在改變頻率，產(chǎn)生停止信號(hào)；對(duì)停止信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)展，W保證被測(cè)信號(hào)頻率穩(wěn)定輸出 后再進(jìn)行采樣；W及合成停止間口信號(hào)。
[0014] 前述的可變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法，其中對(duì)停止信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)展的步驟包括W下 步驟；將停止信號(hào)上升至下降的一次動(dòng)作過程進(jìn)行分解，生成一個(gè)上升脈沖；W及將上升 脈沖展寬。
[0015] 前述的可變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法，其中合成停止間口信號(hào)的步驟包括W下步 驟：延時(shí)停止信號(hào)；W及W停止信號(hào)、延時(shí)的停止信號(hào)與展寬的上升脈沖合成停止間口信 號(hào)。
[0016] 前述的可變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法，其中超時(shí)時(shí)間大于此時(shí)被測(cè)信號(hào)的一個(gè)周 期。
[0017] 前述的可變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法，其中將停止信號(hào)上升至下降的一次動(dòng)作過 程進(jìn)行分解所生成的上升脈沖的寬度為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的一個(gè)周期。
[0018] 前述的可變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法，其中上升脈沖是展寬為2s的脈沖，W保證 被測(cè)信號(hào)頻率穩(wěn)定輸出后再進(jìn)行采樣。
[0019] 前述的可變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法，其中其中停止信號(hào)是延時(shí)四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的 周期。
[0020] 前述的可變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法，其中在停止計(jì)數(shù)的步驟后還包括W下步 驟；在停止間口信號(hào)結(jié)束后，預(yù)置間口時(shí)間到來時(shí)，在預(yù)置間口時(shí)間對(duì)應(yīng)的實(shí)際間口時(shí)間采 樣標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和被測(cè)信號(hào)，通過計(jì)數(shù)器記錄采樣的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和被測(cè)信號(hào)脈沖的個(gè)數(shù)；w及通 過采樣的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和被測(cè)信號(hào)脈沖的個(gè)數(shù)運(yùn)算得到被測(cè)信號(hào)的頻率。
[0021] 前述的可變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法，其中通過采樣的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和被測(cè)信號(hào)脈沖 的個(gè)數(shù)得到被測(cè)信號(hào)的頻率的運(yùn)算是在單片機(jī)中進(jìn)行，單片機(jī)采用軟件濾波技術(shù)處理數(shù) 據(jù)，當(dāng)單片機(jī)判斷連續(xù)八個(gè)單片機(jī)程序周期采樣的被測(cè)信號(hào)的頻率都一致時(shí)，才判定得到 的被測(cè)信號(hào)的頻率正確，并輸出被測(cè)信號(hào)的頻率至顯示設(shè)備顯示。
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明 一種可變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果：本發(fā)明在等精度測(cè)頻過 程中，當(dāng)被測(cè)信號(hào)關(guān)閉或者改變頻率時(shí)，能夠通過停止信號(hào)控制計(jì)數(shù)器，停止計(jì)數(shù)，而在被 測(cè)信號(hào)開啟或者改變后的頻率穩(wěn)定輸出后再開始計(jì)數(shù)，從而準(zhǔn)確測(cè)出被測(cè)信號(hào)的頻率，并 實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)頻率的實(shí)時(shí)檢測(cè)，特別是對(duì)頻率變化范圍為幾十kHz的信號(hào)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確檢測(cè)。經(jīng) 實(shí)踐驗(yàn)證，該方法運(yùn)行穩(wěn)定且測(cè)量效果良好。
[0023] 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予W實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠 更明顯易懂，W下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0024] 圖1是等精度測(cè)頻的實(shí)現(xiàn)方法的示意圖。
[00巧]圖2是等精度測(cè)頻原理的波形圖。
[0026] 圖3是當(dāng)頻率發(fā)生設(shè)備關(guān)閉或者改變頻率時(shí)等精度測(cè)頻的波形圖。
[0027] 圖4是本發(fā)明產(chǎn)生停止信號(hào)的波形圖。
[0028] 圖5是本發(fā)明未進(jìn)行修正后輸出的停止信號(hào)的波形圖。
[0029] 圖6是本發(fā)明進(jìn)行修正后輸出的停止信號(hào)的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，W下結(jié) 合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的一種可變頻正弦波的頻率檢測(cè)方法其具體實(shí)施 方式、方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0031] 請(qǐng)參閱圖4、圖5及圖6所示，圖4是本發(fā)明產(chǎn)生停止信號(hào)的波形圖。圖5是本發(fā) 明未進(jìn)行修正后輸出的停止信號(hào)的波形