[发明专利]一种双按键等高精度频率计及其计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号频率的电子测量设备，具体说是一种双按键等高精度频率计实现方法。

背景技术

目前常见的频率计，按键较多，以常见的F2700L型号频率计为例，除开关外，还有保持、复位、闸门1s、闸门0.1s、闸门0.01s、周期、通道A、通道B、衰减1、衰减2等十多个机械式功能按键，这些按键还被分为4组琴键式互锁开关，每组内在同一时间只能按下一个按键并自锁，以接通电路触点。太多的按键使得仪器体积较大，按键若安排太紧密，则会操作不便。另外，由于内部电路采用数字门控集成构成，电路复杂而智能化程度较低。 

单片机测频目前最常见的是闸门计数法或者测周法，计数法指在额定闸门时间内直接十数出被测信号脉冲的个数，测周法是指将信号的一个周期作为时间闸门，计数出时钟信号脉冲的个数，由于计数出的脉冲数量总是存在固有的±1的量化误差，这使得无论是计数法还是测周法，其测量精度数值都会随着被测信号频率的高低起伏很大。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种双按键等高精度频率计及其计算方法，利用单片机，解决常见的计频器功能按键较多、体积较大、操作繁琐、测量精度不理想、智能化程度低等问题。

本发明为解决上述技术问题的不足而采用的技术方案是：一种双按键等高精度频率计，包括按键模块和被测信号处理电路，被测信号处理电路包括脉冲整形模块、分频模块、单片机模块、驱动模块和显示模块，整形模块输入端与通道A连接，输出端与单片机连接，分频模块输入端与通道B连接，输出端与整形模块连接，按键模块由按键A和按键B组成，按键A和按键B的电气接点分别与单片机的两个引脚相连。

一种双按键等高精度频率计的计算方法： 

如图4，测频开始时先打开首次负跳变中断（a点时刻），待f_x脉冲的第一个下降沿到来时（b）触发首中断，由首中断子程序打开时间闸门（c），开始对被测信号脉冲和机器周期脉冲分别计数。

在计数器计数至额定闸门时间前（d）打开尾次负跳变中断，待被测脉冲的最后一个下降沿到来（e）触发尾中断，由尾中断子程序关闭时间闸门（f），停止对被测信号脉冲和机器周期脉冲分别计数。

本发明所述的保持首次中断发生到打时间闸门打开的时间与尾次中断发生到时间闸门关闭的时间相等，即T_bc＝T_ef。

本发明所述的所述的首次负跳变中断和尾次负跳变中断在触发前CPU程序指针均被引导到一个专门的单周期指令执行区域。

本发明所述的单周期指令执行区域安排在各位数码点亮期间的延时过程中。

本发明有益效果是：

1、本发明将常见的频率计电源开关以外的保持、复位、闸门1s、闸门0.1s、闸门0.01s、周期、通道A、通道B、衰减1、衰减2等多个功能按键，改变为2个轻触按键，减小了仪器体积，突出了面板显示，使得更为方便操作和易于观测，也更加美观大方。

2、本发明使用单片机为核心，取代复杂的数字门控电路，不仅使电路构成简单，而且有效实现测频仪器的小型化、高精度化、智能化。由于在确定的测量闸门时间，一次性地同时采样被测信号脉冲数量和机器周期脉冲数量，并且可以消除被测信号脉冲数量的量化误差，从而使得测量误差始终保持为一个单片机的机器周期，实现各频点等高精度的测量。操作时即可以选择自动设置测量方式，也可以选择人工设置测量方式，以适应不同的个性化测试需要。

附图说明

图1为双按键频率计示意图；

图2为电路各模块结构连接图；

图3为以80C51为例的电路模块连接结构图；

图4为指令执行过程图；

图中：1、通道A，2、通道B，3、按键A，4、按键B，5、电源开关。

实施方式

双按键设计：如图1、图2，电源开关被按下后自锁，持续接通电路。再次按下开关键，开关键解锁弹起，电路被切断电源。按键模块由两个轻触按键组成，两按键的内部电气接点分别与单片机相连。单片机的CPU在工作期间，检测上述两按键的电气状态，根据系统当前所处状态和对按键接点的检测结果，立即显示出相应的测量代码信息，闪烁几秒后，随之改变为与代码一致的测量方式与显示内容。仪器开机处于最常用的默认测量状态，各项设置均由单片机根据对信号的检测结果自动选择参数；但也可以通过操作进入各项靠人工设定状态。上述两种状态也可以通过按键操作随时进行切换。