本發(fā)明屬于儀器儀表領域，具體涉及一種新型頻率測量裝置及其測量方法。

背景技術：

在工業(yè)生產和實驗中，經常要檢測信號的頻率。目前，常用的檢測方法有以下幾種：一種是“閘門法”，即1s時間內測信號跳變的次數(shù)，由于存在毛刺等干擾信號，會存在一定的誤差。第二種方法是等精度測量法，設置兩個同步閥門，同時對測量信號和基準信號進行測量，其計數(shù)比就是頻率比。因為基準信號頻率已知，所以乘以頻率比就是測量信號的頻率。該方法對硬件電路設計要求較高，要求嚴格同步。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。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，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，將高頻信號經過fpga芯片分頻，然后輸入給高性能微處理器stm32f103zet6的定時器1的pe9引腳。利用定時器捕獲模式測量輸入信號正脈寬的方法，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)，就可得到測量信號的頻率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

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，單向傳輸信號給顯示模塊，分頻模塊單向接收信號發(fā)生模塊信號。

信號發(fā)生模塊產生方波后，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器輸入引腳端，用定時器輸入捕獲模式對輸入方波的正脈寬進行測量，根據(jù)測量結果得到輸入信號的頻率，并在顯示模塊上顯示。電源模塊給整個系統(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，能夠實現(xiàn)2分頻、4分頻、8分頻、更高分頻，由軟件編程語言vhdl實現(xiàn)。

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

所述的電源模塊由ams1117-3.3v芯片及其電路構成。

所述的顯示模塊由tft1.44寸真彩液晶屏構成，用于顯示檢測的信號頻率。

一種新型頻率測量測量方法，包括以下步驟：

首先通過信號發(fā)生模塊產生占空比為50%的方波信號，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器輸入捕獲模式捕獲輸入信號的正脈寬寬度，根據(jù)正脈寬寬度計算出輸入信號的周期，取其倒數(shù)得到頻率。反復測量200次，將其放入一個數(shù)組中，然后按從小到大的順序進行冒泡排序，去掉排序后的數(shù)據(jù)前后各20個，用剩下的160個數(shù)據(jù)，取平均值，得到測量頻率。用該頻率乘以x即得輸入信號的頻率。

本發(fā)明的有益效果是：

1）本發(fā)明能夠準確輸入方波信號的頻率。

2）測量的頻率范圍從0hz～20mhz.。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖。

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為信號發(fā)生模塊。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明進一步敘述。

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3，單向傳輸信號給顯示模塊2，分頻模塊4單向接收信號發(fā)生模塊5信號。

信號發(fā)生模塊產生方波后，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器輸入引腳端，用定時器輸入捕獲模式對輸入方波的正脈寬進行測量，根據(jù)測量結果得到輸入信號的頻率，并在顯示模塊上顯示。電源模塊給整個系統(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，能夠實現(xiàn)2分頻、4分頻、8分頻、更高分頻，由軟件編程語言vhdl實現(xiàn)。

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

所述的電源模塊3由ams1117-3.3v芯片及其電路構成。

所述的顯示模塊2由tft1.44寸真彩液晶屏構成，用于顯示檢測的信號頻率。

如圖2所示，一種新型頻率測量測量方法，包括以下步驟：

首先通過信號發(fā)生模塊產生占空比為50%的方波信號，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器輸入捕獲模式捕獲輸入信號的正脈寬寬度，根據(jù)正脈寬寬度計算出輸入信號的周期，取其倒數(shù)得到頻率。反復測量200次，將其放入一個數(shù)組中，然后按從小到大的順序進行冒泡排序，去掉排序后的數(shù)據(jù)前后各20個，用剩下的160個數(shù)據(jù)，取平均值，得到測量頻率。用該頻率乘以x即得輸入信號的頻率。這種測量方法具有簡單、準確、測量頻率高等優(yōu)點。

技術特征：

技術總結
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，單向傳輸信號給顯示模塊，分頻模塊單向接收信號發(fā)生模塊信號，為準確測量高頻信號的頻率，采用FPGA分頻，將分頻后的信號輸入給STM32微處理器。為采用STM32定時器輸入捕獲模式，測量輸入信號正脈寬的寬度，根據(jù)正脈寬的寬度得知信號的周期，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。該方法具有實現(xiàn)簡單、測量精度高、響應快、頻率高等優(yōu)點。

技術研發(fā)人員：黃健
受保護的技術使用者：西京學院
技術研發(fā)日：2017.03.30
技術公布日：2017.07.14