[嵌入式]电子测量-电子计数器的应用

• 目的

1.通过实验，能够分析电子计数器频率和周期测量原理；

2.能够制定频率测量最佳方案，并对测量结果进行分析处理。?

• 任务

1.理解测周法的原理并实践检测成果。

2.理解测频法的原理并实践检测成果。

• 内容与问答题解答

1．对输入信号的频率进行测量

（1）使用TFG3916A任意波形发生器输出正弦波信号，记录频率值；

（2）通过整形电路整形后接到频率计测量模块测量频率，记录数码管的读数，改变闸门时间，观察读数的变化，最后计算出频率，并分析产生误差的原因。

2. 对输入信号的周期进行测量

（1）使用TFG3916A任意波形发生器输出正弦波信号，记录频率值；

（2）通过整形电路整形后接到频率计测量模块测量频率，记录数码管的读数，改变闸门时间最后计算出周期，并分析产生误差的原因。

3.测频法原理

所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间变化的次数。电子计数器是严格按照f＝N/T的定义进行测频，其对应的测频原理方框图和工作时间波形如图1 所示。从图中可以看出测量过程：输入待测信号经过脉冲形成电路形成计数的窄脉冲，时基信号发生器产生计数闸门信号，待测信号通过闸门进入计数器计数，即可得到其频率。若闸门开启时间为T、待测信号频率为fx，在闸门时间Ｔ内计数器计数值为N，则待测频率为

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? fx = N/T ????????????????????????????(1)

若假设闸门时间为1s，计数器的值为1000，则待测信号频率应为1000Hz或1.000kHz，此时，测频分辨力为1Hz。

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4.测周法原理

???由于周期和频率互为倒数，因此在测频的原理中对换一下待测信号和时基信号的输入通道就能完成周期的测量。其原理如下图所示。

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待测信号Tx通过脉冲形成电路取出一个周期方波信号加到门控电路，若时基信号(亦称为时标信号)周期为To，电子计数器读数为N，则待测信号周期的表达式为????

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?(2)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

例如：fx?=?50Hz，则主门打开1/50Hz（=?20ms）。若选择时基频率为fo?=?10MHz，时基To＝0.1us，周期倍乘选1，则计数器计得的脉冲个数为?????????=?200000?个，如以ms为单位，则计数器可读得20.0000(ms)?，此时，测周分辨力为0.1us。

除了上述两种方法之外还有游标测频法等。

• 数据误差分析

1.?测频法数据处理

测频法原始数据：

数据处理：

输入信号周期 T_in = 1000/2000=0.5 ms

测频法理论显示数据：Time = 100/0.5 =200 次

绝对误差：Err1=201 –?200 = 1

相对误差：Err2=1/200*100% = 0.5%

同理处理后的数据如下表：

2.?测周法数据处理

测周法原始数据：

数据处理：

门信号周期 T_men = 1000/50=20 ms

门信号高电平时间 t_hight= T_men/2=10 ms

输入信号周期 T_in =0.5*2=1 ms

测周法单片机显示理论数据：t_hight/ T_in = 10 次

绝对误差：Err1=9 –?10 = -1

相对误差：Err2=1/10*100% = 10%

同理处理后的数据如下表：

???其中最后一次误差为粗大误差应舍去。

• 总结

测周法比较可靠。