Цифровой частотомер

(19) 1111 би 4 С 01 Е 23/10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты. Частотомер содержит формирователь 1 импульсов, блок 2 управления, счетчик3, блок 4 выбора диапазонов измерения, блок 5 согласования, микроЭВМ .6, генератор опорной частоты 7, делитель 8 частоты, группы элементов И9, состоящие из элементов И 9.1-9.п,где и - число диапазонов измерения,элемент ИЛИ 10, элемент И 11, входустройства "Пуск" 12, Введение в устройство блоков 4 и 5, микроЭВМ 6 иновых связей между блоками позволилоповысить быстродействие устройства эасчет того, что измерение периода налюбом диапазоне происходит за время,которое практически равно одному периоду измеряемого сигнала, 1 ил,1 13Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дляизмерения частоты,Целью изобретения является повышение быстродействия,На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого цифрового частотомера.Цифровой частотомер состоит изформирователя 1 импульсов, блока 2управления, счетчика 3, блока 4 выбора диапазона измерения, блока 5согласования, микроЭВМ 6, генератора7 опорной частоты, делителя 8 часто"ты, группы элементов И 9, состоящейиз элементов И 9.1-9.п (и - числодиапазонов измерения), элемента ИЛИ10, элемента И 11 й входа "Пуск" 12,Формирователь 1, вход которого является входом цифрового частотомера,выходом подключен к первому входублока 2 управления. Генератор 7 опорной частоты подключен к входу делителя 8 частоты, выходы которого подключены соответственно к первым входам группы элементов И 9, по выходуобъединенных элементом ИЛИ 10, выходкоторого подключен к первому входуэлемента И 11, выходом подключенногок первому входу счетчика 3, а вторымвходом - к первому выходу блока 2 управления, второй вход которого соединен с входом "Пуск" 12, Второй выход блока 2 управления подключен кпервому входу блока 4 выбора диапазона измерения и второму входу счетчика 3, а третий выход - к второмувходу блока 5.согласования. К третьему входу счетчика 3 подключен первый выход блока 4 выбора диапазонаизмерения, к второму входу которогоподключен 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 подключенысоответственно 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 3обнуляется, блок 4 выбора диапазонаустанавливается в Состояние, соответствующее первому (высшему) диа 230575пазону измерения, когда на одном изего выходов формируется потенциал,поступающий на торой вход элемен 5та И 9 первого диапазона, напримерэлемент 9.1, а на информационных выходах, шиной соединенных с блоком 5согласования, формируется код первого диапазона измерения. Одновре- менно генератор 7 вырабатывает сигналы опорной частоты с периодом следования Т ч., поступающие на делитель8, который подает на первые входыэлементов И 9 импульсы кратных частот с коэффициентами деления К;=щ(периоды их следования на каждом 1-мдиапазоне Т; =щ Т где щ - це-.6-1)лое положительное число: 2,3, 4,),Таким образом, на первый вход эле 20 мента И 11 через элемент И 9,1 первого диапазона и элемент ИЛИ 10 пода-.ются импульсы с периодом следования .оТ=щ Т, , что соответствует первомудиапазону измерения,25 Одновременно при включении питанияблок 2 управления осуществляет синхронизацию поступающих на его входизмеряемых импульсов с сигналамивстроенного в него управляемого генератора, задающего время измерения, которое в общем случае равно:ИЭМ ИЭМ.О обр инА фгде Т - время измерения35 Т в .время измерения периодаиЭм,нвходного сигнала,То - время, необходимое дляввода результата измерения Т в микроЭВМ и вычисление величины Р,Т , - время индикации полученного результата.Появление измеряемых импульсовна первом выходе блока 2 управЛения5 возможно после подачи сигнала "Пуск",при этом первый импульс измеряемойчастоты с первого выхода блока 2управления поступает на второй входэлемента И 11. Сформированные такимобразом "временные ворота", равныедлительности периода измеряемогосигнала, заполняются импульсами спериодом следования Т, =щ Т ч, Счетчиком 3 подсчитывается число этих55 импульсов, которое за время периодаизмеряемого сигнала будет равно;Ти - о -щ Т,3 133При определенной разрядности (Р) счетчика возможны два случая: измеряемая частота лежит в пределах первого (высшего) диапазона, период Т достаточно мал и переполнения счетчика 3 не происходит, Тогда сприходом заднего фронта измеряемого импульса блок 2 управления формируетю 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 б производит вычисления величины: Тх. шТ,1 1 Тт,п шСК 55 Ввиду того, что нижний предел каждого д-го диапазона Т =Т, ш, то:.Т ш ТТ,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 первый вход элемента И 11 через элемент И 9,2 второго диапазона и элемент ИЛИ 10 поступают импульсы с периодом следования Т = т ТкОдновременно с2переключением разрешающего потенциала блок 4 выбора диапазона формирует ,код второго диапазона и подает сигнал с первого выхода на третий вход счетчика. Этот сигнал в.виде единицы записывается в соответствующий раз-, ряд счетчика, наличие этой единицы3учитывает результат счета: Т (ш Т где Т, - верхний предел первого диа 0575пазона на предыдущем (первом) диапазоне измерения. Оставшаяся часть= шТ число которых (если измерение закончилось во втором диапазоне) равно:10 в Тсчгде Т - часть длительности сигналаТ, измеряемая непосредственно во втором диапазоне,Общее количество импульсов длительностью ш Т,ц, зафиксированноев счетчике 3 к моменту окончанияизмерения периода Т: 1и .) - +и - , ФТв 1Тнт Тхй 25 где Т - нижний предел второго диапазона (Т =Т ).С приходом заднего фронта измеряемого сигнала Т блок 2 управлениявырабатывает управляющие сигналы, в ЗО соответствии с которыми блок 5 согласования вводит результат измерения Т в микроЭВМ 6, счетчик 3 обнуляется, блок 4 выбора диапазона устанавливается в исходное состояние, 35а микроЭВМ 6 вычисляет величину Р;1Т и тп Второй случай может повториться 4 О при измерении Т на очередном диапазоне, При этом переполнение счетчика3 свидетельствует о необходимости перехода на следующий, более низкий,диапазон измерения. 45Поскольку пределы каждого диапазона кратны также ш, то количество импульсов, зафиксированное в счетчике3 к моменту окончания измерения,происшедшее на д-м диапазоне:1330575 Р 1 оят ТРапи1 ОСоставитель Е,МиТехред В. Кадар Редактор А,Лежнина Корректор И,Муска Если основание счисления выбратьравным ш, то количество разрядов (Р)счетчика 3 и единицу необходимо записывать (при каждом переходе на очередной диапазон измерения) в старший разряд счетчика 3.По окончании текущего измерения Т блок 2 управления вырабатывает сигналы, в соответствии с которыми блок 5 согласования вводит результат измерения величины Тх в микроЭВМ 6 в виде кодов: со счетчика 3 - в виде кода величины и, а с блока 4 выбора диапазона - в виде кода величины ш , после чего счетчик 3 обнуля(4-с 1ется, блок 4 выбора диапазона устанавливается в состояние, соответствующее первому диапазону измерения, а микроЭВМ 6 производит вычисление частоты измеряемого сигнала по фор- муле оо1 1 Рт т.тттх с1где Р = - частота генератора .од ТсЧПри выборе величины в, равной десяти, и счетчика 3 двоично-десятичным с представлением каждого разряда в коде 1-2-3-4-8, количество разрядов счетчика 3ТР 1 р -й-,Тч а микроЭВМ 6 производит вычисление; Р, по формуле Наличие единицы на одном из информационных выходов блока 4 выбора диапазона свидетельствует о том, что измерение закончилось в соответствующем диапазоне, т,е, параллельный код, формируемый блоком 4 выбора диапазона, определяет порядок величины Рх6Введение 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 сигнала1 О Формула изобретения Цифровой частотомер, содержащийформирователь, вход которого является входом устройства, а выход под 15 ключен к первому входу блока управления, генератор опорной частоты,.поцключенный к входу делителя частоты, выходы которого подключенысоответственно к первым входам груп 20 пы элементов И. по выходу объединенных элементом ИЛИ выход которого подключен к первому входу элемента И, выходом подключенного к первому входу счетчика, а второй вход элемента И подключен к первому выходублока управления, второй вход которого является входом "Пуск", о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения быстродействия, в него вве 30 дены блок выбора диапазона измерения,блок согласования и микроЭВМ, причемвтороь выход блока управления подключен к первому входу блока выбора диапазона измерения и второму входу счет 35 чика, а третий выход блока управления - к входу блока согласования, ктретьему входу счетчика подключенпервый выход блока выбора диапазонаизмерения, к второму входу которого40 подключен первый выход счетчика, информационные выходы которого соеди",иены шиной с блоком согласования,соединенного шинами ввода и управления с микроЭВМ, выходы блока выбо 45 ра диапазона измерения подключенысоответственно к вторым входам группы элементов И а информационные выходы блока выбора диапазона измерения шиной соединены с блоком согла 50 сования,нкинЗаказ 3579/48 Тираж 30 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4