Цифровой частотомер Советский патент 1987 года по МПК G01R23/10 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения частоты.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого цифрового частотомера.

Цифровой частотомер состоит из формирователя 1 импульсов, блока 2 управления, счетчика 3, блока 4 выбора диапазона измерения, блока 5 согласования, микроЭВМ 6, генератора 7 опорной частоты, делителя 8 частоты, группы элементов И 9, состоящей из элементов И 9.1-9.П (п - число диапазонов измерения), элемента ИЛИ 10, элемента И 11 и входа Пуск 12.

Формирователь 1, вход которого является входом цифрового частотомера, выходом подключен к первому входу блока 2 управления. Генератор 7 опорной частоты подключен к входу делителя 8 частоты, выходы которого под- . кпючены соответственно к первым входам группы элементов И 9, по выходу объединенных элементом ИЛИ 10, выход которого подключен к первому входу элемента И 11, выходом подключенного к первому входу счетчика 3, а вторым входом - к первому выходу блока 2 управления, второй вход которого соединен с вх.одом Пуск 12, Второй выход блока 2 управления подключен к первому входу блока 4 выбора диапазона измерения и второму входу счетчика 3, а третий выход - к второму входу блока 5.согласования. К третьему входу счетчика 3 подключен первый выход блока 4 выбора диапазона измерения, к второму входу которого подключен первый выход счетчика 3, информационные выходы которого соеди- .нены шиной с блоком 5 согласования, соединенным шинами ввода и управления с микроэвм 6. Выходы блока 4 выбора диапазона измерения подключены соответственно к вторым входам группы элементов И 9. Информационные выходы блока 4 выбора диапазона измерения шиной соединены с блоком 5 согласования.

Цифровой частотомер работает следующим образом.

При включении питания счетчик 3 обнуляется, блок 4 выбора диапазона устанавливается в Состояние, соответствующее первому (высшему) диапазону измерения, когда на одном из его выходов формируется потенщ1ал, поступающий на второй вход элемента И 9 первого диапазона, например элемент 9.1, а на информационных выходах, шиной сосгдиненных с блоком 5 согласования, формируется код первого диапазона измерения. Одновре - менно генератор 7 вырабатывает сигналы опорной частоты с периодом следования 1 , поступающие на делитель 8, который подает на первые входы элементов И 9 импульсы кратных час- тот с коэффициентами деления (периоды их сле.до вания на каждом i-м

где m - це-.

диапазоне Т; Т„

С1(

лое положительное число: 2,3,4,...). Таким образом, на первый вход элемента И 11 через элемент И 9.1 первого диапазона и элемент ИЛИ 10 пода-, ются импульсы с периодом следования Т, m Tj. , что соответствует первому диапазону измерения.

Одновременно при включении питания блок 2 управления осуществляет синхронизацию поступающих на его вход измеряемых импульсов с сигналами встроенного в него управляемого генератора, задающего время измерения, которое в общем случае равно :

И}«

где Т

Т

5

-изм.п

Обр

0

4-Т +Т

ИЗА.П Обр инд

-время измерения;

-.время измерения периода входного сигналаj

-время, необходимое для ввода результата измерения Т в микроэвм и вычисление величины F

х

ИНД

время индикации полученного результата. Появление измеряемых импульсов на первом выходе блока 2 управ11ения возможно после Подачи сигнала Пуск, при этом первый импульс измеряемой частоты с первого выхода блока 2 управления поступает на второй вход элемента И 11. Сформированные таким

образом временные ворота, равные

длительности периода измеряемого сигнала, заполняются импульсами с периодом следования Т, т . Счетчиком 3 подсчитывается число этих 5 импульсов, которое за время периода измеряемого сигнала будет равно:

п Тч

m

При определенной разрядности (Р) счетчика возможны два измеряемая частота лежит в пределах первого (высшего) диапазона, период Т достаточно мал и переполнения счетчика 3 не происходит. Тогда с приходом заднего фронта измеряемого импульса блок 2 управления формирует одновременно на втором выходе короткий импульс, а на третьем - потенциал высокого уровня. Этот потенциал является разрешающим для ввода блоком 5 согласования результата измерения Т со счетчика 3 и блока выбора диапазона (формирующего в этом случае код первого диапазона) в мик- роЭВМ 6. По заднему фронту короткого импульса, поступающего с второго выхода блока 2 управления одновременно на второй вход счетчика 3 и первый вход блока ,4 выбора диапазона, счетчик 3 обнуляется, а блок 4 выбора диапазона устанавливается в состояние, соответствующее первому диапазону измерения (в данном случае никаких изменений состояния блока 4 выбора диапазона не происходит). Микроэвм 6 производит вычисления величины:

1

СЧ

n-m

Во втором случае, когда измеряемая частота оказывается ниже первого диапазона, за время периода Т;( счетчик 3 переполняется. Сигнал переполнения с первого выхода счетчика 3 поступает на второй вход блока 4 выбора диапазона. Блок 4 выбора диапазона снимает разрешающий потенциал с второго входа элемента И 9.1 первого диапазона и подает его на второй вход элемента И 9.2 второго диапазона, вследствие чего .на пер вый вход элемента И 11 через элемент И 9.2 второго диапазона и элемент ИЛИ 10 поступают импульсы с периодом следо

Т2.

m

сч

Одновременно с

переключением разрещающего потенциала блок 4 выбора диапазона формирует .код второго диапазона и подает сигнал с первого выхода на третий вход счетчика. Этот сигнал в виде единищл записывается в соответствующий раз- , ряд счетчика, наличие этой единицы

I . - я

учитьгоает результат счета: Т,

где

Т

верхний предел перво о диапазона на предыдущем (первом) диапа- измерения. Оставшаяся часть заполняется им временных ворот

гп

пульсами с периодом следования га . Т , число которых (если измерение закончилось во втором диапазоне) равно:

10

т

Чц

где Т - часть длительности сигнала Т, измеряемая непосредственно во втором диапазоне. Общее количество импульсов длительностью т TCI , зафиксированное в счетчике 3 к моменту окончания измерения периода Т., :

п(Те.

m

-)

-Н2

4,

т

т

т

сч

25 где Т - нижний предел второго диапазона (Т,., Т,. ) .

Н2

&1

С приходом заднего фронта измеряемого сигнала Т блок 2 управления вырабатывает управляющие сигналы, в 0 соответствии с которыми блок 5 согласования вводит результат измерения Т в микроэвм 6, счетчик 3 обнуляется, блок 4 выбора диапазона устанавливается в исходное состояние, а микроэвм 6 вычисляет величину FX:

5

/

FX

1

СЧ

п -т

Второй случай может повториться Q при измерении Т на очередном диапазоне. При этом переполнение счетчика 3 свидетельствует о необходимости перехода на следующий, более низкий, диапазон измерения.

45

50

Поскольку пределы каждого диапазона кратны также т, то количество импульсов, зафиксированное в счетчике 3 к моменту окончания измерения, происшедшее на i-м диапазоне:

HI

LXi

mf - -T

mC - -T.

5g Ввиду того, что нижний предел каждого i-ro диапазона , то:

п m

(i--)

ml - Т

-yj

СЧ

,TH. Тсч

h

5 . 1330575 ание счисления выбрать количество разрядов (Р)

ди ЭВ во сч лю пр ме

log

m

LC4

и единицу необходимо записывать (при каждом переходе на очередной диапазон измерения) в старший разряд счетчика 3.

По окончаний текущего измерения Т блок 2 управления вырабатывает сигналы, в соответствии с которыми блок 5 согласования вводит результат измерения величины Ту в микроЭВМ 6 в виде кодов: со счетчика 3 - в виде кода величины п, а с блока- 4 выбора

блок 4 выбора диапазона уста- 20

диапазона - в виде кода величины т , после чего счетчик 3 обнуляется

навливается в состояние, соответст- вующее первому диапазону измерения, а микроэвм 6 производит вычисление част-Ъты измеряемого сигнала по формуле

25

где F

1Т

оп

1

1

СЧ

п-т

(

Fon

п.

- частота генератора

При выборе величины т, равной десяти., и счетчика 3 двоично-десятичным с представлением каждого разряд в коде 1-2-3-4-8, количество разрядов .счетчика 3

Р

а микроэвм 6 производит вычисление FV. по формуле

п- 10. Наличие единицы на одном из информационных выходов блока 4 выбора . диапазона свидетельствует о том, что измерение закончилось в соответствую- щем диапазоне, т.е. параллельный код, формируемый блоком 4 выбора диапазона, определяет порядок величины Fv .

Редактор А.Лежнина

Составитель Е.Минкин Техред В.Кадар

Заказ 3579/48 Тираж 730Подписное

ВНШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

75

Введение в устройство блока выбора диапазона, блока согласования, микро- ЭВМ и новых связей между блоками позволяет повысить быстродействие за . счет того, что измерение периода на любом диапазоне происходит за время, практически равное одному периоду измеряемого сигнала.

Формула изобретения

Цифровой частотомер, содержащий формирователь, вход которого является входом устройства, а выход подключен к первому входу блока управления, генератор опорной частоты,. подключенный к входу делителя частоты, выходы которого подключены соответственно к первым входам группы элементов И. по выходу объединенных элементом ИЛИ,, выход которо- го подключен к первому входу элемента И, выходом подключенного к первому входу счетчика, а второй вход элемента И подключен к первому выходу блока управления, второй вход которого является входом Пуск, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок выбора диапазона измерения, блок согласования и микроЭВМ, причем второй выход блока управления подключен к первому входу блока выбора диапазона измерения и второму входу счетчика, а третий выход блока управления - к входу блока согласования, к третьему входу счетчика подключен первый выход блока выбора диапазона измерения, к второму входу которого подключен первый выход счетчика, информационные выходы которого соединены шиной с блоком согласования, соединенного шинами ввода и управления с микроэвм, выходы блока выбора диапазона измерения подключены соответственно к вторым входам группы элементов И, а информационные выходы блока выбора диапазона измерения шиной соединены с блоком согласования.

Корректор И.Муска

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты. Частотомер содержит формирователь 1 импульсов, блок 2 управления, счетчик 3, блок 4 выбора диапазонов измерения, блок 5 согласования, микроЭВМ . 6, генератор опорной частоты 7, делитель 8 частоты, группы элементов И 9, состоящие из элементов И 9.1-9.П, где п - число диапазонов измерения, элемент ИЛИ 10, элемент И 11, вход устройства Пуск 12. Введение в устройство блоков 4 и 5, микроэвм 6 и новых связей между блоками позволило повысить быстродействие устройства за счет того, что измерение периода на любом диапазоне происходит за время, которое практически равно одному периоду измеряемого сигнала. 1 ил. i (Л со 00 о ел ел