[go: up one dir, main page]

RU2018173C1 - Frequency meter - Google Patents

Frequency meter Download PDF

Info

Publication number
RU2018173C1
RU2018173C1 SU4782106A RU2018173C1 RU 2018173 C1 RU2018173 C1 RU 2018173C1 SU 4782106 A SU4782106 A SU 4782106A RU 2018173 C1 RU2018173 C1 RU 2018173C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
control unit
pulse
output
frequency
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.К. Блокин-Мечталин
В.М. Власенко
Л.Ф. Назарова
Original Assignee
Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского filed Critical Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского
Priority to SU4782106 priority Critical patent/RU2018173C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2018173C1 publication Critical patent/RU2018173C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)

Abstract

FIELD: pulse technique. SUBSTANCE: device has programmable pulse counters 1, 2 included in microcircuits 3, clock pulse generator 4, register 5, bidirectional transceivers; input and output registers 7, 8, control unit 9 with corresponding connections, components 5, 6, 7, 8 being combined in microprocessor unit 10. EFFECT: enhanced accuracy. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано в измерительно-вычислительных комплексах и информационно-измерительных системах для преобразования в цифровой код частоты следования импульсных сигналов от датчиков усилий, давлений и других физических параметров. The invention relates to electrical measurements and can be used in measuring and computing systems and information-measuring systems for converting into a digital code the repetition rate of pulse signals from sensors of forces, pressures and other physical parameters.

Известно устройство для измерения частотно-временных параметров электрических сигналов, обладающее хорошими метрологическими характеристиками и широкими функциональными возможностями. Устройство содержит группу элементов И, первый и второй счетчики импульсов, блок сравнения кодов, микропроцессор, три триггера, элемент ИЛИ, а также дополнительно два элемента ИЛИ, два триггера, три элемента И. Однако широкие функциональные возможности измерителя достигаются путем чрезвычайного усложнения его устройства, а метрологические характеристики не оптимальны к условиям эксперимента по точности и быстродействию [1]. A device for measuring the time-frequency parameters of electrical signals, with good metrological characteristics and wide functionality. The device contains a group of AND elements, the first and second pulse counters, a code comparison unit, a microprocessor, three triggers, an OR element, and also two additional OR elements, two triggers, three I. elements. However, the meter’s wide functionality is achieved by extremely complicating its design, and metrological characteristics are not optimal for the experimental conditions in terms of accuracy and speed [1].

Известно устройство, позволяющее измерять частоты в широком диапазоне с малой погрешностью дискретности, максимальное значение которой остается постоянным во всем диапазоне измерений. Устройство содержит входной блок, формирователь импульсов, временной селектор, счетчик, генератор счетных импульсов, временной селектор, счетчик, микропроцессорную систему, блок формирования и управления, а также логические элементы И1, И2, НЕ, относящиеся к блоку формирования и управления, но изображенные вне его в целях наглядности [2]. Это устройство принято за прототип.A device is known that makes it possible to measure frequencies in a wide range with a small discreteness error, the maximum value of which remains constant over the entire measurement range. The device comprises an input unit, a pulse shaper, a time selector, a counter, a counter of pulse counters, a time selector, a counter, a microprocessor system, a formation and control unit, as well as logical elements AND 1 , AND 2 , NOT related to the formation and control unit, but depicted outside of it for illustrative purposes [2]. This device is taken as a prototype.

Однако в известном устройстве измерение частоты происходит за фиксированный интервал времени, хотя и задаваемый программно микропроцессором. Причем, для повышения точности измерения частоты первый мерный интервал задается программно, а второй формируется блоком управления и формирования в точности равным целому числу периодов измеряемой частоты. Счетчики подсчитывают число периодов измеряемой и эталонной частот за время, равное второму временному интервалу и передают результат измерения в микропроцессор. Формирование двух временных интервалов усложняет схему устройства, а измерение частоты за фиксированный мерный интервал приводит к невозможности ее измерения в широком диапазоне с точностью и быстродействием оптимальными к условиям эксперимента. However, in the known device, the frequency measurement takes place over a fixed time interval, albeit programmed by the microprocessor. Moreover, to increase the accuracy of frequency measurement, the first measured interval is set programmatically, and the second is formed by the control and formation unit exactly equal to an integer number of periods of the measured frequency. Counters count the number of periods of the measured and reference frequencies for a time equal to the second time interval and transmit the measurement result to the microprocessor. The formation of two time intervals complicates the design of the device, and the measurement of the frequency for a fixed measuring interval makes it impossible to measure it in a wide range with accuracy and speed that are optimal for the experimental conditions.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых частот при заданной оптимальной точности. The aim of the invention is to expand the range of measured frequencies at a given optimal accuracy.

Цель достигается тем, что в измерителе частоты, содержащем первый и второй счетчики импульсов, генератор тактовых импульсов, блок управления, микропроцессорный блок, выход которого подключен к первому входу блока управления, а первая группа информационных входов подключена к информационным выходам первого и второго счетчиков импульсов, содержащем также входную шину, счетчики импульсов выполнены программно управляемыми с возможностью выбора адреса, выбора микросхем, предустановки кода и раздельного управления записью и чтением, а первая группа информационных входов микропроцессорного блока выполнена двунаправленной, причем, входы разрешения счета первого и второго счетчиков импульсов подключены к первому выходу блока управления, второй выход которого подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, выход переноса которого подключен ко второму входу блока управления и входу микропроцессорного блока, первая группа информационных входов которого подключена к информационным входам первого и второго счетчиков импульсов, входы управления записью, чтением, выбора адреса, выбора микросхем которых подключены ко второй группе информационных выходов микропроцессорного блока, входная шина подключена к третьему входу блока управления, а генератор тактовых импульсов подключен к счетному входу второго счетчика импульсов. The goal is achieved in that in a frequency meter containing the first and second pulse counters, a clock pulse generator, a control unit, a microprocessor unit, the output of which is connected to the first input of the control unit, and the first group of information inputs is connected to the information outputs of the first and second pulse counters, containing also the input bus, the pulse counters are made programmatically controlled with the ability to select the address, select the microcircuit, preset the code and separately control the writing and reading, and the first The first group of information inputs of the microprocessor unit is bi-directional, moreover, the count resolution inputs of the first and second pulse counters are connected to the first output of the control unit, the second output of which is connected to the counting input of the first pulse counter, the transfer output of which is connected to the second input of the control unit and the input of the microprocessor unit , the first group of information inputs of which is connected to the information inputs of the first and second pulse counters, inputs for recording, reading, and These are addresses, the choice of microchips of which are connected to the second group of information outputs of the microprocessor unit, the input bus is connected to the third input of the control unit, and the clock generator is connected to the counting input of the second pulse counter.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого измерителя частоты; на фиг.2 - схема блока управления 9; на фиг.3 - блок-схема программы измерителя частоты. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed frequency meter; figure 2 - diagram of the control unit 9; figure 3 is a block diagram of a program of a frequency meter.

Измеритель частоты (фиг.1) содержит программируемые счетчики 1,2, входящие в состав микросхемы 3, генератор 4 тактовых импульсов, регистр управления 5, двунаправленные приемопередатчики 6, входной регистр 7 и выходной регистр 8, выполненные на стандартных элементах, а также блок управления 9 и входную шину. Регистр управления, двунаправленные приемопередатчики, входной и выходной регистры, а также внешний процессор объединены в микропроцессорный блок 10. The frequency meter (Fig. 1) contains programmable counters 1.2, which are part of the microcircuit 3, a clock pulse generator 4, a control register 5, bi-directional transceivers 6, an input register 7 and an output register 8, made on standard elements, as well as a control unit 9 and the input bus. The control register, bidirectional transceivers, input and output registers, as well as an external processor are combined in a microprocessor unit 10.

Измеряемая частота tх в предлагаемом устройстве подается на третий вход ВХ1 схемы управления по входной шине. Первый выход блока управления НС (начало счета) подключен к входам Р1 и Р2 (разрешение счета) обоих счетчиков. Второй выход блока управления ИЧ (измеряемая частота) подключен к счетному входу ТИ2 (тактовая частота) первого счетчика. К счетному входу второго счетчика ТИ1 подключен выход ВЫХ генератора тактовых импульсов. Выход переноса ВЫХ1 первого счетчика подключен ко второму входу блока управления КС (конец счета), а также входу ГОТ (готовность) микропроцессорного блока. Первая группа входов микропроцессорного блока выполнена двунаправленной и подключена к информационным входам Д первого и второго счетчиков импульсов. Вторая группа информационных входов микропроцессорного блока подключена к входам управления записью (ЗП), чтением (ЧТ), выбором адреса (А0, А1), выбором микросхемы (ВМ) первого и второго счетчиков.The measured frequency t x in the proposed device is fed to the third input BX1 of the control circuit via the input bus. The first output of the NS control unit (beginning of counting) is connected to inputs P1 and P2 (resolution of counting) of both counters. The second output of the IF control unit (measured frequency) is connected to the counting input TI2 (clock frequency) of the first counter. To the counting input of the second counter TI1 is connected the output OUT of the clock generator. The transfer output OUT1 of the first counter is connected to the second input of the control unit KS (end of the count), as well as to the GOT input (readiness) of the microprocessor unit. The first group of inputs of the microprocessor unit is bi-directional and connected to the information inputs D of the first and second pulse counters. The second group of information inputs of the microprocessor unit is connected to the inputs of the write (ZP), read (ЧТ), address (А 0 , А 1 ), microchip (ВМ) selection of the first and second counters.

Программируемые счетчики 2,1, образцовой fo и измеряемой fx частот выполнены на микросхеме КР580ВИ53, представляющей трехканальный таймер-счетчик (см. Отраслевой стандарт Руководство по применению ОСТ 11.348.917-82, с.62, П.В.Нестеров, Микропроцессоры.: Высшая школа, 1986 г, т.1, стр.206, Кварцевый генератор 4 тактовой частоты f0=8 МГц выполнен на микросхеме К155ЛАЗ по стандартной схеме (см. Отраслевой стандарт. Руководство по применению ОСТ 11.340.909-80, часть I, с.272а). Регистр управления 5 и выходной регистр 8 выполнены на микросхемах К589Ир12. Приемопередатчик 6 на восемь разрядов выполнен на двух микросхемах К589АП16. Входной шестнадцатиразрядный регистр 7 выполнен на микросхемах К155ТМ7 (см.каталог интегральных микросхем т2, цкб 1986 г). Схема управления 9 (фиг.2) выполнена на микросхемах К155ТМ2, К155ЛАЗ, К155ЛЕ1 по стандартной схеме.Programmable counters of 2.1, exemplary f o and measured f x frequencies are made on the KR580VI53 chip, which represents a three-channel timer-counter (see Industry Standard Application Guide OST 11.348.917-82, p. 62, P.V. Nesterov, Microprocessors .: Higher school, 1986, v. 1, p. 206, A crystal oscillator 4 clock frequencies f 0 = 8 MHz is made on a K155LAZ microcircuit according to the standard scheme (see Industry Standard. Application Guide OST 11.340.909-80, part I, p.272a). The control register 5 and the output register 8 are made on K589ir12 microcircuits. The transceiver 6 is on the top the discharges were performed on two K589AP16 microcircuits, the input sixteen-bit register 7 was made on the K155TM7 microcircuits (see the catalog of integrated circuits T2, Central Design Bureau 1986).

Измеритель частоты работает следующим образом. The frequency meter operates as follows.

С помощью регистра управления 5, в который через входной регистр 7 и приемопередатчики 6 от внешнего процессора записывается соответствующий код, подается команда ПУСК на схему управления 9. Схема управления 9 осуществляет привязку момента начала заполнения счетчика 2 тактовой частоты к фронту измеряемой частоты fx и вырабатывает команду "начало счета". Оба счетчика 1 и 2, запрограммированные в соответствии с циклом измерения, одновременно начинают счет и работают на вычитание. По окончании счета на выходе счетчика 1 устанавливается сигнал "конец счета", блокирующий через схему управления 9 поступление тактовой и измеряемой частот в соответствующие счетчики. Сигнал "конец счета" является командой готовности ГОТ, по которой данные результаты измерения со счетчика 2 по команде "чтение данных" ЧТ через приемопередатчики 6 и выходной регистр 8 считываются во внешний процессор. Приведение схемы управления 9 в исходное состояние осуществляется командой СБРОС в каждом цикле измерения.Using the control register 5, into which the corresponding code is written through the input register 7 and transceivers 6 from the external processor, the START command is sent to the control circuit 9. The control circuit 9 binds the start time of filling the counter 2 clock frequency to the front of the measured frequency f x and generates "start counting" command. Both counters 1 and 2, programmed in accordance with the measurement cycle, simultaneously start counting and work on subtraction. At the end of the counting, the counter end signal is set at the output of counter 1, blocking through the control circuit 9 the arrival of the clock and measured frequencies to the corresponding counters. The signal “end of counting” is the GOT ready command, according to which the data of the measurement results from the counter 2 by the command “reading data” of the readout through transceivers 6 and the output register 8 are read into an external processor. Bringing the control circuit 9 to its initial state is carried out by the RESET command in each measurement cycle.

Усреднение результата измерения частоты fx осуществляется за время tх, равное длительности nх импульсов измеряемой частоты. Время измерения tх и период измеряемой частоты Тх определяются по числу импульсов измеряемой nх и тактовой nо частоты и известному значению тактовой частоты fo=

Figure 00000002
из соотношений
tx=nxTx=noTo; (1)
tx=
Figure 00000003
To. (2)
Число импульсов no фиксируется в счетчике 2, а число импульсов nx в счетчике 1. Относительная погрешность измерения периода Тх, обусловленная погрешностью квантования, определяется соотношением
δTx= ±
Figure 00000004
+
Figure 00000005
, (3) где δг - погрешность генератора образцовой частоты, которой можно пренебречь.The result of measuring the frequency f x is averaged over a time t x equal to the duration n x pulses of the measured frequency. The measurement time t x and the period of the measured frequency T x are determined by the number of pulses measured n x and clock n about the frequency and the known value of the clock frequency f o =
Figure 00000002
from the relations
t x = n x T x = n o T o ; (1)
t x =
Figure 00000003
T o . (2)
The number of pulses n o is fixed in the counter 2, and the number of pulses n x in the counter 1. The relative measurement error of the period T x due to the quantization error is determined by the ratio
δT x = ±
Figure 00000004
+
Figure 00000005
, (3) where δ g is the error of the generator of the reference frequency, which can be neglected.

Соотношения (1) и (3) показывают принципиальную возможность оптимизации измерителя частоты по точности и быстродействию путем выбора числа периодов измеряемой частоты. Для обеспечения требуемого быстродействия в заданном диапазоне частот измерение производится в один цикл, а число периодов nх, по которым производится усреднение, выбирается из соотношения (1) и программно заносится в счетчик 1. Для обеспечения требуемой точности измерения в заданном диапазоне частот измерения так же производятся в один цикл, а число периодов nх, по которым производится усреднение, выбирается из соотношения (3) и программно заносится в счетчик 1. Для оптимизации измерителя по точности и быстродействию и обеспечения заданных величин погрешности и быстродействия, близких к принципиально возможным и постоянным в широком диапазоне частот измерение частоты производится в два цикла. В первом цикле измерения программируется минимальное число периодов nх для получения грубой оценки текущего значения fх, а во втором цикле для получения повышенной точности и быстродействия программируется оптимальное число периодов, определяемое из соотношений (1) и (3) при условии nxTx = const.Relations (1) and (3) show the fundamental possibility of optimizing the frequency meter for accuracy and speed by choosing the number of periods of the measured frequency. To ensure the required performance in a given frequency range, the measurement is performed in one cycle, and the number of periods n x for which averaging is performed is selected from relation (1) and programmatically entered in counter 1. To ensure the required measurement accuracy in the given range of measurement frequencies, are performed in one cycle, and the number of periods n x over which averaging is performed is selected from relation (3) and programmatically entered in counter 1. To optimize the meter for accuracy and speed and ensure of error and speed, close to fundamentally possible and constant in a wide range of frequencies, the frequency is measured in two cycles. In the first cycle of measurement, the minimum number of periods n x is programmed to obtain a rough estimate of the current value of f x , and in the second cycle, to obtain increased accuracy and speed, the optimal number of periods is determined, determined from relations (1) and (3) under the condition n x T x = const.

Процесс программирования счетчиков начинается с записи от внешнего процессора управляющего слова данных ЗП.Д, определяющего режим работы счетчика. Для этого на адресный вход микросхемы подается код, соответствующий адресу счетчика, на вход ВМ подается сигнал выбора микросхемы, на вход ЗП - сигнал записи управляющего слова. Аналогичным образом производится запись в счетчик 1 слова данных ЗП.Д, определяющего число периодов измеряемой частоты nх и запись в счетчик 2 слова данных, определяющего максимально возможный счет на вычитание.The programming process of the counters begins with the recording from the external processor of the control word data ZP.D, which determines the mode of operation of the counter. To do this, a code corresponding to the counter address is supplied to the address input of the microcircuit, a signal for selecting the microcircuit is fed to the input of the microcircuit, and an input signal for the control word is written to the input of the input chip. Similarly, the data word ZP.D is written to counter 1, which determines the number of periods of the measured frequency n x and the data word, which determines the maximum possible subtraction account, is written to counter 2.

Данное устройство обеспечивает измерение частоты как в узком, так и широком диапазоне частот при заданных оптимальных к условиям эксперимента точности и быстродействии. This device provides frequency measurement in both a narrow and a wide range of frequencies at specified accuracy and speed that are optimal for the experimental conditions.

Claims (1)

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий первый и второй счетчики импульсов, генератор тактовых импульсов, блок управления, микропроцессорный блок, выход которого подключен к первому входу блока управления, а первая группа информационных входов подключена к информационным выходам первого и второго счетчиков импульсов, содержащий также входную шину, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемой частоты при заданной оптимальной точности, счетчики импульсов выполнены программно управляемыми с возможностью выбора адреса, выбора микросхемы предустановки кода и раздельного управления записью и чтением, а первая группа информационных входов микропроцессорного блока выполнена двунаправленной, причем входы разрешения счета первого и второго счетчиков импульсов подключены к первому выходу блока управления, второй выход которого подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, выход переноса которого подключен к второму входу блока управления и входу микропроцессорного блока, первая группа информационных входов которого подключена к информационным входам первого и второго счетчиков импульсов, входы управления записью, чтением, выбора адреса, выбора микросхемы которых подключены к второй группе информационных выходов микропроцессорного блока, входная шина подключена к третьему входу блока управления, а генератор тактовых импульсов подключен к счетному входу второго счетчика импульсов. A FREQUENCY METER, comprising the first and second pulse counters, a clock pulse generator, a control unit, a microprocessor unit, the output of which is connected to the first input of the control unit, and the first group of information inputs is connected to the information outputs of the first and second pulse counters, also containing an input bus, different the fact that, in order to expand the range of the measured frequency at a given optimal accuracy, the pulse counters are made programmatically controlled with the ability to select an address, select m ICs for code presetting and separate writing and reading control, and the first group of information inputs of the microprocessor unit is bi-directional, and the resolution enable inputs of the first and second pulse counters are connected to the first output of the control unit, the second output of which is connected to the counting input of the first pulse counter, the transfer output of which connected to the second input of the control unit and the input of the microprocessor unit, the first group of information inputs of which are connected to information inputs the first and second pulse counters, inputs for writing, reading, address selection, chip selection are connected to the second group of information outputs of the microprocessor unit, the input bus is connected to the third input of the control unit, and the clock generator is connected to the counting input of the second pulse counter.
SU4782106 1989-11-13 1989-11-13 Frequency meter RU2018173C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4782106 RU2018173C1 (en) 1989-11-13 1989-11-13 Frequency meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4782106 RU2018173C1 (en) 1989-11-13 1989-11-13 Frequency meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2018173C1 true RU2018173C1 (en) 1994-08-15

Family

ID=21491433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4782106 RU2018173C1 (en) 1989-11-13 1989-11-13 Frequency meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2018173C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2380716C1 (en) * 2008-09-10 2010-01-27 Владимир Филиппович Ермаков Method of measuring frequency (versions) and device for realising said method (versions)
RU2390786C1 (en) * 2008-09-10 2010-05-27 Владимир Филиппович Ермаков Method and device for digital error correction of clock generator frequency of microcontroller (versions)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 938185, кл. G 04F 10/04, 1980. *
2. Мирский Г.Я. Электронные измерения, М.: Радио и связь, 1986, с.132, рис.4.22. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2380716C1 (en) * 2008-09-10 2010-01-27 Владимир Филиппович Ермаков Method of measuring frequency (versions) and device for realising said method (versions)
RU2390786C1 (en) * 2008-09-10 2010-05-27 Владимир Филиппович Ермаков Method and device for digital error correction of clock generator frequency of microcontroller (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6081484A (en) Measuring signals in a tester system
KR100220672B1 (en) Time interval measuring instrument with parallel structure
RU2018173C1 (en) Frequency meter
US6092164A (en) Microcomputer having division of timing signals to initialize flash memory
JPH0536752B2 (en)
US5483648A (en) Circuit for determining the arrival times of control signals supplied to microprocessors
SU1425834A1 (en) Device for measuring ratio of time intervals
JP2923810B2 (en) Timing generator circuit for IC tester
SU859944A1 (en) Mult-channel frequency to code converter
RU2101747C1 (en) Device for measuring time intervals in range finders
SU1599795A1 (en) Digital phase meter
SU754338A1 (en) Device for measuring time parameters of electronic circuits
SU1661653A1 (en) Meter
SU1003321A1 (en) Device for delaying square-wave pulses
SU901937A2 (en) Digital autocompensating phase-meter
SU1608615A1 (en) Device for determining middle of pulses of periodic pulse sequence
SU1272267A1 (en) Digital frequency meter
SU1597859A2 (en) Meter of time intervals
SU1365087A2 (en) Device for checking logic circuits
SU712953A1 (en) Multichannel frequency-to-code converter
SU1420546A1 (en) Digital phase meter
SU896594A2 (en) Time interval measuring device
SU1250981A1 (en) Digital phase meter
JPH082623Y2 (en) Delay amount measurement circuit
RU2149436C1 (en) Recycle meter of pulse duration