填充計數(shù)式相位測量的分析與實(shí)現(xiàn)
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如前面所述16位計數(shù)器的計數(shù)范圍是0--65535。根據(jù)（1）式要獲得足夠的細(xì)度，在某一信號頻率下計數(shù)范圍應(yīng)在[3600，65535]區(qū)間內(nèi)。由于計數(shù)器的計數(shù)值與被測信號的頻率成反比，與計數(shù)脈沖的頻率成正比。即在某一固定的計數(shù)脈沖頻率下，被測信號的頻率越低（周期越長）則一個周期內(nèi)所獲得的計數(shù)脈沖的個數(shù)越多。反之越少?；蛟谀骋粋€固定的被測信號的頻率下，計數(shù)脈沖的頻率越多，則在一個信號周期內(nèi)所獲得的計數(shù)脈沖的個數(shù)就越多，反之就越少。若計數(shù)值為C，被測信號頻率為fx，計數(shù)脈沖頻率為fa，則有下式：
C= fa/fx （3）
由于是16位的計數(shù)器，C值應(yīng)滿足3600 C 65525在某一個fa下，被測信號頻率fx就會被限制在一定的范圍內(nèi)。即
fa/65536 fx fa/3600
也就是fx的下限為 fa÷65535 Hz，上限是fa÷3600 Hz，從（4）式中可以看出某個fa，所對應(yīng)fx其范圍是有限的。要做到fx有一個較寬的頻范圍，單靠16位的計數(shù)器，用一個fa是不行的。故筆者在設(shè)計時，將計數(shù)脈沖源設(shè)計成有多檔振蕩頻率的信號源，兼顧被測信號的低頻區(qū)和高頻區(qū)。由單片機(jī)根據(jù)讀取的N值和計數(shù)器的溢出信號，通過電子開關(guān)U11，自動切換。當(dāng)讀取的N值太小時，切換到較高的計數(shù)頻率，當(dāng)計數(shù)器有溢出時，就切換到較低的計數(shù)頻率。為了簡單說明筆者將fa設(shè)為2M和10M兩檔。根據(jù)（4）式分析入下：
當(dāng)fa=2M時： fx的下限為 2×106÷65535=30.5Hz
fx的上限為 2×106÷3600=555.6Hz
當(dāng)fa=10M時：fx的下限為 10×106÷65535=152.6Hz
fx的上限為 10×106÷3600=2777.8Hz
從以上分析來看，從152.6Hz到 555.6Hz，兩檔計數(shù)頻率應(yīng)對這一頻率區(qū)的被測信號是重疊的，即在該頻率區(qū)內(nèi)，這兩檔計數(shù)頻率都滿足（4）式，這個重疊區(qū)的存在是必要的，它保證了自動切換計數(shù)脈沖頻率的操作不發(fā)生振蕩。但重疊區(qū)不必這么大，在實(shí)際應(yīng)用中，為了保證測量精度可通過程序?qū)⒅丿B區(qū)限制在200Hz至250Hz 這個范圍內(nèi)。
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