电子计数器测量原理
电子计数器工作原理
电子计数器工作原理
电子计数器是一种用数字电路来实现计数功能的设备。
它通过接收外部触发信号或者内部时钟信号来进行计数操作，并将计数结果以数字形式显示出来。
电子计数器的工作原理基于二进制计数的原理，即使用二进制来表示计数值。
它由一个或多个触发器构成，每个触发器可以存储一个二进制位。
当接收到一个触发信号或者时钟信号时，触发器会根据输入信号的值进行状态变化。
在一个四位二进制计数器中，每个触发器可以存储0或者1两种状态。
初始状态下，计数器的值为0000。
当接收到一个触
发信号时，计数器会按照固定的逻辑规则进行计数操作。
例如，递增计数器会将当前值加1，而递减计数器会将当前值减1。
计数器通过输出线将计数结果传递给显示装置，以便对计数结果进行显示。
电子计数器的工作原理还包括基于时钟信号的计数操作。
时钟信号可以是外部提供的，也可以是计数器内部产生的。
当时钟信号的频率较高时，计数器可以以较快的速度进行计数。
通过控制时钟信号的频率和触发信号的接收条件，可以实现不同的计数方式，例如递增计数、递减计数、循环计数等。
总结来说，电子计数器通过触发信号或者时钟信号的输入，利用内部的触发器来进行计数操作，并将计数结果以数字形式显示出来。
它可以用于各种场合，例如计时器、频率计等。
基于微处理器的电子计数器原理及测量误差分析
ｗｈｃ ｓａ ｈ Ｏ ｆｔｅｍｉｒｐｏ ｅｓｒ ｓｄ ｓ ｒ ｅ ｎ ｔｉ ｐ ｐ ｒ ｈ ｏ ｒｅｏ ｌｏ ｈ ａｕｅ ｎ ｎ ｈ ｍｐ ｖ ｍｅ ｔｍｅｈ ｄ ｉ ｄ ｓ ｉｈｉ ｔｔｅＣ ｒ ｏ ｃ ｒｃ ｓｏ ，ｉ ｅｃ ｂ ｄ ｉ ｈｓ ａ ｅ ．Ｔ ｅｓ ｕ ｆｅ ｒｉ ｔｅｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔａ ｄ ｔｅ ｉ ｒ ｅ ｎ ｔｏ ｓ ｉ— ｅ ｈ ｏ ｉ ｃ Ｔ ｎ ｏ ｃ ｓｄ ｕ ｌ． ｕｓｅ ｓｗｅ１
一
、电子计数 器测量基本来自理 ｌ ｑｔ ｓ ．电子计数器是利用单位 时间内通过被测信 号 的周期 个数
来实 现频率测量的 ， 常用 的有两种方法 ： 测频法和测周法。
１ 频 法 ．测
在测频率时 ， 把被测频率 作 为计 数脉 冲， 对标 准时间
进行量化 。根据计 数器的计 数值可得到两者的 比值 Ⅳ， 测频 法 的原理框图如图 １ 示 。被测信号经 放大 、 形后 ， 所 整 形成重 复
闭， 主门导通的时间就正好是被测信号的周期 。晶振经分频后 产生的时标 脉冲同时送 至 主门的 另～输 入端 ， 在主 门开启的
门， 由计数器对计数 脉冲计数 ， 并 若计数 值为 Ｎ， Ｎ＝Ｔ ， 则 ／
＾ｒ ＾ｒ
即被测 信号的 频率为 ＝ ＝ （ 告 式一）其中吩为分频器 ， 时间内对输入的时标脉 冲计 数 ， 数值为 Ｎ， 若计 则测被 测信号
［ ｅ ｏｄ ］ ｍ ａｕｎ ｒｄ ｅ ｏ ｅｓｒｇ ｒ ｕｎｙ ｅ ｏ； ｅｓｒｇ ｒ ｒ ｌ ｔｎ ｕｔ Ｋ ｙｗ ｒｓ ｅｓ ｇ ｉ ｔ ｍ ａ ｉ ｅ ｅｃ ｔ ｍ ａ ｉ ｒ ；ｅ ｃ ｉｃ ｎ ｒ ｉ ｅ ｒ ｐ ｏｍ ｈ ｄ ｕｎｆｑ ｍｈ ｄ ｕｎ ｅｏ ｅ ｒ ｃ ｏ ｅ ｏ
电子计时器工作原理
电子计时器工作原理电子计时器是一种广泛应用于各种场合的时间测量装置。
它能够精确地计算和显示时间，广泛应用于家用电器、工业设备和科学实验等领域。
本文将介绍电子计时器的工作原理及其相关技术。
一、计时器的组成部分电子计时器通常由以下几个主要组成部分构成：1.时钟模块：时钟模块是计时器的核心组件之一，它提供基准信号来驱动计时器的计数和显示功能。
常用的时钟模块包括晶体振荡器、定时器芯片等。
2.计数器：计数器用于记录经过的时间，并将其转换为可以显示的形式。
计数器通常使用二进制计数系统，它可以按照设定的时间单位进行计数。
3.显示器：显示器用于将计数器记录的时间以可视化的方式呈现出来。
常见的显示器包括数码管、液晶显示屏等。
4.控制器：控制器用于控制计时器的启动、停止和复位等功能。
它通常由一个微控制器或专用的控制芯片来实现。
二、电子计时器的工作原理电子计时器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1.时钟信号生成：时钟模块产生一个稳定的时钟信号，作为计时器的时间基准。
这个时钟信号可以通过晶体振荡器来产生，晶体振荡器通常采用石英晶体作为振荡元件。
2.计数功能实现：计数器对时钟信号进行计数，并将计数结果存储在内部存储器中。
计数器根据设定的时间单位，例如秒、分、时，来决定每次计数的步长。
3.显示功能呈现：显示器将计数器中存储的时间数据进行解码，并以可视化的形式呈现出来。
数码管将数字信号转换为具体的数字显示，液晶显示屏则使用液晶材料和背光源来实现图形或数字的显示。
4.控制功能操作：控制器根据用户的操作，对计时器的启动、停止和复位等功能进行控制。
用户可以通过按钮、旋钮或触摸屏等输入设备来实现对计时器的操作。
5.电源供应：电子计时器通常需要外部电源供应，以提供工作所需的电能。
电源可以是电池、交流电源或直流电源，根据具体的应用场景来选择。
三、电子计时器的应用领域电子计时器在各个领域都得到了广泛的应用，以下是其中几个常见的应用领域：1.家用电器：电子计时器被广泛应用于家用电器中，如微波炉、烤箱、洗衣机等。
电子测量原理重点内容
《电子测量原理》重点考察内容突出：学以致用，基本技能，综合应用一、基本概念、原则；狭义测量的定义：测量是为了确定被测对象的量值而进行的实验过程。
测量的基本原理是通过比较来识别被测对象，测量就是比较。
比较可采用直接或间接的方法进行，比较通常需要用专门的设备（测量仪器）才能实现。
广义测量的定义：测量不仅对被测的物理量进行定量的测量，而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的测量。
例如故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震源测定、卫星定位等。
而测量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维信息，还可以用二维或多维的图形、图像来显示被测对象的属性特征、空间分布、拓朴结构等。
测量的基本要素：从测量的定义可知，测量要有对象（测量的客体），测量要由人（测量主体）来实施，测量需要专门的仪器设备（硬件）作工具，测量要有理论和方法（软件）作指导，测量总是在一个特定的环境中进行的，因此构成测量的基本要素是：被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员和测量环境。
测量环境测量环境是指测量过程中人员、对象和仪器系统所处空间的一切物理和化学条件的总和。
它包括温度、湿度、力场、电磁场、辐射、化学气雾和粉尘，霉菌以及有关电磁量（工作电压、电压、源阻抗、负载阻抗、地磁场、雷电等）的数值、范围及其变化。
忽视测量环境，常会导致测量误差过大，甚至产生差错，有时甚至可能对人员、测量对象或仪器系统造成损伤或破坏。
环境对测量的影响表现在下列三个方面：（1）环境对被测对象的影响；（2）环境对仪器系统的影响；（3）环境对测量人员的影响；测量误差的定义测量的目的:获得被测量的真值。
真值:在一定的时间和空间环境条件下，被测量本身所具有的真实数值。
测量误差:所有测量结果都带有误差。
研究误差的目的，就是要正确认识误差的性质，分析误差产生的原因及其发生规律，寻求减小或消除测量误差的方法，识别出测量结果中存在的各种性质的误差，学会数据处理的方法，使测量结果更接近于真值。
什么是电子电路中的计数器
什么是电子电路中的计数器电子电路中的计数器是一种重要的数字电路元件，用于记录输入脉冲信号的个数，并将结果以数字形式输出。
计数器常见于各种电子设备中，如时钟、计时器、计步器等。
本文将介绍电子电路中的计数器的基本原理、分类以及应用。
一、计数器的原理计数器的原理基于时钟信号和触发器的工作特性。
计数器的核心是一组触发器，通过连接触发器的输入和输出，以及时钟信号的输入，实现输入脉冲计数的功能。
当计数器接收到一个时钟信号时，触发器状态会根据输入信号的变化而改变，从而实现计数功能。
计数器有两个基本状态：复位状态和计数状态。
在复位状态下，计数器的值被清零；在计数状态下，计数器会根据输入信号的个数自动增加。
二、计数器的分类计数器可以按照不同的标准进行分类。
常见的分类方式有以下几种：1.同步计数器与异步计数器同步计数器是指各个触发器的时钟输入信号完全相同，所有触发器在同一个时钟脉冲上沿同时工作。
异步计数器则是各个触发器的时钟输入信号相互独立，触发器在不同的时钟脉冲上沿工作。
同步计数器的优点是工作稳定，同步性好，适用于频率较高的计数器应用；异步计数器则适用于频率较低的计数器应用。
2.二进制计数器与十进制计数器二进制计数器是指计数器的输出以二进制形式表示，十进制计数器则是指计数器的输出以十进制形式表示。
二进制计数器的输出位数通常是2的幂次，而十进制计数器的输出位数通常是10的幂次。
3.向上计数器与向下计数器向上计数器在计数过程中，计数值依次递增；向下计数器则是计数值依次递减。
向上计数器和向下计数器可以通过加法和减法电路实现。
三、计数器的应用计数器在各种电子设备中有广泛的应用。
以下列举了一些常见的计数器应用：1.时钟和计时器计数器常见于时钟和计时器电路中。
通过使用计数器，可以实现各种时间间隔的测量和记录。
例如，计数器可以用于显示秒、分钟、小时等时间单位，或者用于精确计时和定时功能。
2.频率测量计数器可以用于测量输入信号的频率。
频率计测频原理
1.1 电子计数法测频原理
1.基本原理
根据频率的定义，若某一信号在T秒时间内重复变化了N次，则 该信号的频率为：
（4.2）
门电路复习：
与门
A 1/0
B 1/0
c 1/0
同理“或”门、与非、或非门等也有类似功能。
A 0011
B 0101
C 0001
由图可见：
因此
显示
晶 振
门 控
主 门
控制电路
A
B
C
D
E
1)时基（T）电路
T
两个特点：
(1)标准性 闸门时间准确度应比被测频率高一数量级以上，故 通常晶振频率稳定度要求达10-6～10-10。（恒温糟）
(2)多值性 闸门时间T不一定为1秒，应让用户根据测频精度和 速度的不同要求自由选择。例如：
=100MHz为例，可查知
=10kHz。
100MHz
图4.14 测频量化误差与测周量化误差
1Hz
1KHz
1MHz
10-8
10-7
10-6
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
1
10S
T=1S
0.1S
fc=10MHz
fc=1GHz
fc=100MHz
测频的量化误差
测周的量化误差
f
100MHz
因此，当
02
差产生的测频误差大得惊人 例如，fx= 10Hz，T=1s，则由±1误差引起的测频误差可达10％， 所以，测量低频时不宜采用直接测频方法。
2.测量低频时，由于±1误
2 电子计数法测量时间
本节介绍时间量的测量主要是指与频率对应的周期、相位及时 间间隔等时间参数，重点讨论周期的测量。
第4章-时间与频率测量-习题-答案
电子测量技术第四章（一）填空1、电子计数器的测周原理与测频相反，即由被测信号控制主门开通，而用晶振脉冲进行计数。
2、电子计数器测频的基本原理刚好与测周相反，即由___ _晶振 _____控制主门开门，而用被测信号进行计数。
3、测量频率时，通用计数器采用的闸门时间越____大____，测量准确度越高。
4、测量周期时，通用计数器采用的闸门时间越____大____，测量准确度越高。
5、通用计数器测量周期时，被测信号周期越大，量化误差对测周精确度的影响越小。
6、通用计数器测量频率时，被测信号周期越小，量化误差对测周精确度的影响越小。
7、在用通用计数器测量低频信号的频率时，为了减小测量误差，应采用测周法。
8、电子计数器测周时，选用的时标越小，则显示的位数越多，量化误差的影响就越大。
9、电子计数器的测量误差来源主要有触发误差、闸门时间误差和标准频率误差三种。
10、电子计数器的误差来源有___量化误差___、__标准频率误差__和___触发误差___；其中量化误差是主要来源，其绝对值恒为定值。
11、用电子计数器测量频率比时，周期小的信号应加到输入通道 A 。
用电子计数器测量频率，如闸门时间不变，频率越高，则测量误差越小；测量周期时，如时标（计数脉冲周期）不变，被测信号频率越高，则测量误差越大。
7、计数器测周的基本原理刚好与测频相反，即由_被测周期控制主门开门，而用_标准频率_进行计数。
（二）选择题1、通用计数器测量周期时由石英振荡器引起的主要是( C )误差。
A.随机B.量化C.变值系统D.引用2、下列选项中通用计数器不能测量的量是（ D ）A.频率B.相位C.周期D.电压3、在通用计数器测量低频信号的频率时，采用倒数计数器是为了( D )A.测量低频周期B.克服转换误差C.测量低频失真D.减小测频时的量化误差影响4、在电子计数法测量频率时，测量误差通常有两部分组成，分别是（ A ）误差和（ C ）误差。
A、量化B、触发C、标准频率5、通用计数器在测量频率时，当闸门时间选定后，被测信号频率越低，则（ C ）误差越大。
知识笔记-3.3 电子计数法测量周期
第三章 频率和时间测量技术§3.3电子计数法测量周期一、电子计数法测量周期的原理测周则是由晶振产生可以计数的窄脉冲N ，由被测信号产生闸门T ，具有Tx =NT c 的关系。
二、误差分析1、测周误差可以表示为：由误差曲线可以看出：被测信号频率越低，正负壹误差对测周精确度的影响就越小；基准频率fc 越高，测周的误差越小。
2、触发误差测周时闸门信号是由被测信号产生的，而被测信号有干扰，会导致时基闸门T 的不准确。
如图：U B 是触发电平，若没有干扰时闸门时间为T x ，若有干扰存在，闸门开启时间就会提前，会带来ΔT 1的误差。
11()()=()x c c c c x c x c x c cT f T f f T N f T f T f f ∆∆∆∆=±+=±+±+3、多周期测量进一步分析可知，多周期测量可以减小转换误差和± 1误差。
对于触发误差，周期倍乘K 倍后，由图可以看出，相邻周期产生的误差ΔT 是相互抵消的，只有第一个周期和最后一个周期产生的误差会存在，因此周期倍乘K 倍之后产生的总的触发误差和一个周期产生的触发误差一样，这就使得周期倍乘之后产生的触发相对误差减少为原来的1/K 倍。
4、测周总误差=±++⋅∆∆πk T kT f f u T f u x x c c mx c n 2()11 结论：1)用计数器直接测周的误差主要有三项，即量化误差、触发误差以及标准频率误差。
2)采用多周期测量即周期倍乘可提高测量准确度；有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）3)提高标准频率，可以提高测周分辨力；4)测量过程中尽可能提高信噪比Um ／Un 。
三、中界频率对某信号使用测频法和测周法测量频率，两者引起的误差相等，则该信号的频率定义为~。
若测频时扩大闸门时间n 倍，测周时周期倍乘k 倍：c M kf f nT。
电子测量技术频率时间与相位测量
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电子测量原理
6.1.3 频率（时间）测量方法
1.直读法 在工程中，工频信号的频率常用电动系频率表进行测 量，并用电动系相位表测量相位，因为这种指针式电工仪 表的操作简便、成本低，在工程测量中能满足其测量准确 度。这种电动系频率表和相位表，可见本书第二章。 2.电路参数测量法 通过测量电路参数达到测量频率目的的方法有两种。 首先是电桥法，把被测信号作为交流电桥的电源，调节桥 臂参数使电桥平衡，由平衡条件可得出被测频率的结果。
图6-4中各处信号的波形关系，可见图6-5 所示。图中 的被测信号为正弦波形，整形后只是在过零变正的瞬间产 生脉冲，而且一个周期只产生一个脉冲。
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电子测量原理
6.2.4 误差分析
由式（6-6）可得：
dfx dNdTs fx N Ts
（6-7）
最大误差： d ffxx ma x(d NN d T ssT )(|N||T|) （6-8）
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电子测量原理
6.2.2 电子计数器测频的组成框图
电子计数器的组成框图见图6-4所示
fx
放大
整形
闸门
十进制 计数器
译码 显示
门控
晶振
1ms
K
10S 1s
10ms 0.1s
时标
放大 整形
十进分频
图中各电路的作用如下： 放大整形：放大是对小信号而言，整形是将各种被测
波形整形成脉冲（如采用施密特电路）。 晶振：石英晶体振荡器，产生频率非常稳定的脉冲信
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电子测量原理
6.1.2 频率或时间标准
人们早期根据在地球上看到太阳的“运动”较为均匀 这 一现象建立了计时标准，把太阳出现于天顶的平均周期（ 即平均太阳日）的86400分之一定为一秒，称零类世界时 （记作UTo），其准确度在10-6量级。考虑到地球受极运 动（即极移引起的经度变化）的影响，可加以修正，修正 后称为第一世界时（记作UT1）。此外，地球的自转不稳 定，进行季节性、年度性变化校正，引出第二世界时（记 作UT2），其稳定度在3×10-8。而公转周期却相当稳定， 于是人们以1900回归年的31556925.9747分之一作为历书时 的秒（记作ET），其标准度可达±1×10-9。
盖革米勒计数器的原理
盖革米勒计数器的原理
盖革米勒计数器（Gagern-Müller counter）是一种电子计数器，用于测量光脉冲的频率和计算时间间隔。
它是由德国物理学家Ernst von Gagern和Werner Müller于1938年发明的。
盖革米勒计数器的原理基于互补频率判据和几何序列频率判据。
假设光脉冲信号的周期为T，那么频率为f=1/T。
在计数器中，会将输入的信号分频为不同频率的几个信号。
每个分频信号都会经过一个门电路，用于判断光脉冲的到达。
当一个光脉冲到达时，门电路会打开一段时间，这段时间是分频信号的周期。
如果光脉冲的周期正好是这段时间的倍数，那么计数器会将计数值加1。
通过不同的分频，可以得到不同频
率的计数值。
盖革米勒计数器可以通过测量不同频率计数值的变化来推导出原始光脉冲的频率。
当光脉冲的周期与某个分频信号周期相等时，计数器会得到最大的计数值。
根据互补频率判据和几何序列频率判据，可以计算出光脉冲的准确频率。
总结来说，盖革米勒计数器通过分频和计数的方式测量光脉冲的频率，并通过计数值的变化推导出准确的频率。
它在时间间隔测量和频率测量方面有广泛的应用。
摩托车电子计数器的原理
摩托车电子计数器的原理摩托车电子计数器是一种用于显示摩托车行驶里程和速度的装置。
它是由电子元件组成的电路板，通过传感器感知车轮转动的速度，然后将数据转换成数字信号，最终在液晶屏幕上显示出来。
摩托车电子计数器的工作原理是依靠车轮旋转时发射光并经过光电传感器接收后，通过电路板将光信号转换成数字电信号，并且根据特定的算法来计算里程和车速。
具体实现方式如下。
首先，在摩托车轮辐中安装一个发射器和一个接收器，发射器会发出光线，而接收器会检测到光线的反射。
当轮子旋转时，辐条会在发射器和接收器之间通过，这样就会形成一系列的脉冲信号。
通常情况下，这种信号按照一定的频率发生，表面上看起来像是一个连续不断的波形。
然后，将这个信号输入到电路板中进行数字化处理。
首先，电路板需要接收到这个脉冲信号，并且将其转换成电压信号，然后再通过模拟数字转换器（ADC）将其转换成数字信号，接下来就可以执行计算操作了。
通常情况下，摩托车电子计数器会将这些数字信号存储在内部的存储器中，以便后续汇总和处理。
接着，将这些信号传输到数字信号处理器（DSP）中进行处理。
DSP可以执行各种不同的算法来对这些数字信号进行精确的计算。
它可以测量每个脉冲信号之间的间隔时间，从而计算出摩托车的速度，并且可以累加脉冲信号的数量，来计算出车辆的行驶里程。
这些数据可以存储在摩托车电子计数器的内存中，或者是通过无线连接发送到其他设备上。
最后，将这些处理后的数据显示在液晶屏幕上，以供骑手查看。
液晶屏幕上通常会显示出摩托车的当前速度，里程数，行驶时间等数据，并且有可能附有额外的统计信息，比如最大速度，平均速度等等。
总的来说，摩托车电子计数器的原理就是利用光电传感器来感知车轮的运动，并且将这些信息数字化后进行处理。
通过改变这些数字信号的算法和处理方式，可以实现不同的计数器功能，比如行驶距离，车速等等。
随着技术的不断进步，摩托车计数设备也在不断升级，成为摩托车重要的辅助工具之一。
电子计量仪器的工作原理
电子计量仪器的工作原理电子计量仪器是一种应用电子技术进行测量和计量的设备。
它通过利用电子元器件和电路，能够对物理量进行准确的测量和计算。
电子计量仪器广泛应用于各种工业领域，如电力、石油化工、医疗等，起到了不可或缺的作用。
本文主要介绍电子计量仪器的工作原理及其应用。
一、电子计量仪器的基本原理电子计量仪器的基本原理是利用电子元器件的特性进行测量和计算。
主要包括以下几个方面：1. 传感器：电子计量仪器的核心部件是传感器。
传感器能够将物理量转换为电信号，并将信号传输给计量仪器进行处理。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
2. 信号处理：电子计量仪器接收到传感器传来的电信号后，需要对信号进行处理。
信号处理通常包括放大、滤波、线性化等操作，以保证测量结果的准确性和稳定性。
3. 数据转换：经过信号处理后，电子计量仪器将模拟信号转换为数字信号。
这一过程通常通过模数转换器（ADC）实现。
数字信号具有更好的稳定性和抗干扰能力。
4. 数据处理：数字信号经过转换后，可以进行计算和处理。
电子计量仪器内部一般搭载微处理器或专用计算芯片，可以根据预设的算法进行数据处理和计量结果的输出。
二、电子计量仪器的工作流程电子计量仪器的工作流程通常包括以下几个步骤：1. 信号采集：传感器将物理量转换为电信号，并将信号传输给电子计量仪器。
2. 信号处理：电子计量仪器对接收到的信号进行放大、滤波等处理，以保证信号的准确性和稳定性。
3. 数据转换：经过信号处理后，电子计量仪器将模拟信号转换为数字信号，以便于后续的数据处理。
4. 数据处理：数字信号被传输到内部的微处理器或专用计算芯片，进行计算和处理。
根据内部的算法，计量结果被计算和输出。
5. 结果显示：电子计量仪器一般通过液晶显示屏或数码管显示测量结果，以便用户进行实时监测和判断。
三、电子计量仪器的应用领域电子计量仪器广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：1. 电力行业：电子计量仪器在电力行业中用于电能计量和功率分析。
电子计数器测频和测周的原理
电子计数器测频和测周的原理一、实验目的1. 了解频率测量的基本原理。
2. 了解电子计数器测频/测周的基本功能。
3. 熟悉电子计数器的使用方法。
二、实验内容1. 频率测量，并了解测频方式下：闸门时间与测量分辨率关系。
2. 周期测量，并了解测周方式下：时标、周期倍增与测量分辨率关系。
三、实验器材1. SJ-8002B 电子测量实验箱1台 2．双踪示波器（20MHz 模拟或数字示波器） 1台3．函数信号发生器（1Hz ～1MHz ） 1台 4．计算机(具有运行windows2000和图形化控件的能力) 1台四、实验原理1.测频原理所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间变化的次数。
电子计数器是严格按照/f N T =的定义进行测频，其对应的测频原理方框图和工作时间波形如图1 所示。
从图中可以看出测量过程：输入待测信号经过脉冲形成电路形成计数的窄脉冲，时基信号发生器产生计数闸门信号，待测信号通过闸门进入计数器计数，即可得到其频率。
若闸门开启时间为T 、待测信号频率为xf ，在闸门时间Ｔ内计数器计数值为N ，则待测频率为/x f N T = (1)若假设闸门时间为1s ，计数器的值为1000，则待测信号频率应为1000Hz 或1.000kHz ，此时，测频分辨力为1Hz 。
图1 测频原理框图和时间波形2.测周原理由于周期和频率互为倒数，因此在测频的原理中对换一下待测信号和时基信号的输入通道就能完成周期的测量。
其原理如图2所示。
图2 测周原理图待测信号Tx 通过脉冲形成电路取出一个周期方波信号加到门控电路，若时基信号(亦称为时标信号)周期为0T ，电子计数器读数为N ，则待测信号周期的表达式为x N T MT ⨯=（2） 例如：x f = 50Hz ，则主门打开1/50Hz （= 20ms ）。
若选择时基频率为0f = 10MHz ，时基0T ＝0.1us ，周期倍乘选1，则计数器计得的脉冲个数为0x N T T == 200000 个，如以ms 为单位，则计数器可读得20.0000(ms) ，此时，测周分辨力为0.1us 。
电子计数器原理
电子计数器原理
电子计数器是一种用于计数的电子装置，它能够对输入信号的数量进行计数，并在显示部分以数字的形式显示出来。
它通常由计数器芯片、时钟发生器、显示部分等组成。
电子计数器的原理是通过计数器芯片来实现。
计数器芯片是一种具有计数功能的集成电路，它能够根据输入信号的变化进行计数，并将计数结果输出给显示部分。
计数器芯片通常包含多个触发器，每个触发器都能够存储一个二进制位，通过不断地触发触发器的转换，就可以实现从0到9的计数。
时钟发生器是电子计数器中的一个重要组成部分，它能够提供稳定的时钟信号，用于驱动计数器芯片。
时钟信号的频率决定了计数器的计数速度，通常可以通过调节时钟发生器的参数来改变计数速度。
显示部分是电子计数器的输出部分，用于将计数结果以数字的形式显示出来。
常见的显示部分包括数码管和液晶显示屏。
数码管可以根据计数结果输出相应的数字，而液晶显示屏可以显示更多的信息，如计数结果加单位等。
电子计数器在工业控制、科学实验等领域有着广泛的应用。
它可以实时准确地统计信号的数量，并可以通过外部控制信号来重置计数器的值。
电子计数器还可以与其他控制装置结合使用，实现更复杂的控制功能。
电子计数器原理及应用
实验三：电子计数器原理及应用一、实验目的：了解测频的方法和电子计数器的工作原理熟悉电子计数器的操作，并采用不同闸门时间对不同的频率进行测量并分析。
二、实验原理：1、测频原理计数器的测频原理如图1 所示。
fx为输入待测信号频率，f0为时钟脉冲的频率。
闸门信号GATE控制计数时间，Fx和F0两个计数器在同一时间T内分别对fx 和f0进行计数，f0已知，时间T可由计数器F0的计数值算出。
计数器Fx的计数值Nx=fx×T，计数器F0的计数值N0＝f0×T。
由于 Nx/fx＝N0/f0＝T则被测频率fx为 fx＝(Nx/N0)×f0由于 Nx/fx＝N0/f0＝T则被测频率fx为 fx＝(Nx/N0)×f0图1 测频原理框图2、电路工作原理本实验系统中的计数器是采用8253芯片来实现的，电路原理如图2所示。
（1）Fx、F0计数器：F0计数器：由8253计数器0和计数器1级联而成的计数器，对时钟计数，通过设定初值来确定闸门时间（采用二进制计数）。
Fx计数器：由8253的计数器2构成的计数器，对被测信号计数（采用二进制计数）。
（2）开门脉冲发生器：开门脉冲发生器由D触发器构成，开门信号由软件产生，经out3到D1端，当软件发出开门信号后，D触发器的翻转产生一个开门前置脉冲（经与非门G输出），完成8253内的三个计数器从初值锁存器往计数器打入初值的置数脉冲作用。
图2 电路原理框图三、实验硬件及软件：1、计算机一台2、DVCC实验仪一台,函数信号发生器一台。
3、电子计数器程序。
四、实验预习要求：1、复习好《电子测量》中电子计数器的有关章节。
2、作好测试记录的准备。
五、实验步骤：1、在老师的指导下将实验平台准备就绪。
2、利用函数信号发生器产生不同频率的方波信号，由电子计数器对其进行测频，选择不同的闸门时间，对测量结果进行比较和分析。
记录测量的频率值，并填写下表：闸门时间信号频率10Hz 100Hz1KHz 2KHz 4KHz 8KHz1s2s4s8s六、思考题：1、分析以上测量数据，在用电子计数器对频率进行测量中，闸门时间对测量精度有何影响？2、对于本实验系统而言，闸门时间的选择有何限制？。
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三、 通用计数器测量误差 2．标准频率误差
标准频率误差在测频时取决于闸门时间的准确度， 标准频率误差在测频时取决于闸门时间的准确度，在测周时取决于时标 的准确度。由于闸门时间和时标均由晶体振荡器多次倍频或分频获得，所以， 的准确度。由于闸门时间和时标均由晶体振荡器多次倍频或分频获得，所以， 通用计数器有关功能的标准频率误差就是指通用计数器内部（ 通用计数器有关功能的标准频率误差就是指通用计数器内部（或外 部接入） 部接入）的晶体振荡器的准确度 。
凡是使用时标和闸门时间标准信号的功能都存在此项误差，例如测频、 凡是使用时标和闸门时间标准信号的功能都存在此项误差，例如测频、 累加计数等功能不存在该项误差。 测周、测时间间隔等。而测fA／fB、累加计数等功能不存在该项误差。 测周、测时间间隔等。而测 为了使标准频率误差对测量结果产生影响足够小， 为了使标准频率误差对测量结果产生影响足够小，应认真选择晶振的准 确度。一般说来，通用计数器显示器的位数愈多，所选择的内部晶振准确 确度。一般说来，通用计数器显示器的位数愈多， 度就应愈高。例如七位数字的通用计数器一般采用准确度优于10 度就应愈高。例如七位数字的通用计数器一般采用准确度优于 －7数量级 的晶体振荡器。这样，在任何测量条件下，由标准频率误差引起的测量误 的晶体振荡器。这样，在任何测量条件下， 都不大于由± 误差所引起的测量误差 误差所引起的测量误差。 差，都不大于由±1误差所引起的测量误差。
式中
Um——信号的振幅； 信号的振幅； 信号的振幅 Un——干扰或噪声的振幅。 干扰或噪声的振幅。 干扰或噪声的振幅
可见，信噪比（ 愈大，触发误差就愈小，若无噪声干扰， 可见，信噪比（Um／Un）愈大，触发误差就愈小，若无噪声干扰，便不 会产生该项误差。因而，在频率等测量功能中， 会产生该项误差。因而，在频率等测量功能中，由于控制门控双稳的门控信 等测量功能中， 号是由仪器内部产生，不会存在触发误差。而在周期、 号是由仪器内部产生，不会存在触发误差。而在周期、fA／fB等测量功能中， 如果进入B通道的信号含有干扰 便会存在触发误差。 通道的信号含有干扰， 如果进入 通道的信号含有干扰，便会存在触发误差。 采用周期倍率开关进行多周期测量，可减弱此项误差。 采用周期倍率开关进行多周期测量，可减弱此项误差。例如周期倍率取 10，可使触发误差相对减弱了十倍。 ，可使触发误差相对减弱了十倍。
三、 通用计数器测量误差
1．最大计数误差（±1误差） 最大计数误差（ 误差）
通用计数器各测量功能在计数时， 通用计数器各测量功能在计数时，如果主门的开启时刻与计数脉冲的时 间关系是不相关的，那么， 间关系是不相关的，那么，同一信号在相同的主门开启时间内两次测量所记 录的脉冲数N可能是不一样的 计数误差示意图如下： 录的脉冲数 可能是不一样的 。计数误差示意图如下：
周期测量原理 ２. 周期测量原理
周期为T 的被测信号经B通道处理后再经门控双稳输出作为主门启闭的控制 周期为 x的被测信号经 通道处理后再经门控双稳输出作为主门启闭的控制 信号，使主门仅在被测周期T 时间内开启。 信号，使主门仅在被测周期 x时间内开启。 同时，晶体振荡器输出经倍频和分频得到了一系列的时标信号， 同时，晶体振荡器输出经倍频和分频得到了一系列的时标信号，通过时标选 择开关，所选时标即经A通道送往主门 通道送往主门。 择开关，所选时标即经 通道送往主门。 在主门开启时间内，时标进入计数器计数。若所选时标为 在主门开启时间内，时标进入计数器计数。若所选时标为T0，计数器计数值 为N，则被测信号的周期为： ，则被测信号的周期为： Tx ＝ N×T0 × （7.1） ）
3、触发误差
当进行周期等测量时，门控双稳的门控信号由通过 通道的被测信号所 当进行周期等测量时，门控双稳的门控信号由通过B通道的被测信号所 控制。无噪声干扰时，主门开启时间刚好等于被测信号的周期T 控制。无噪声干扰时，主门开启时间刚好等于被测信号的周期 x。若信号受 到干扰，信号将使整形电路出现超前或滞后触发， 到干扰，信号将使整形电路出现超前或滞后触发，使整形后信号的周期与实 际被测信号的周期发生偏离∆T 引起所谓的触发误差。经推导， 际被测信号的周期发生偏离 n，引起所谓的触发误差。经推导，触发误差 的大小为： 的大小为： (7．6) ．
对于一次计数过程，其结果可能为 ，也可能为N＋ 或 － 。 对于一次计数过程，其结果可能为N，也可能为 ＋1或N－1。即最大计 数误差为∆N＝ 数误差为 ＝±1。该项误差将使仪器最后的显示结果会有一个字的闪动。 。该项误差将使仪器最后的显示结果会有一个字的闪动。 最大计数误差相对误差的形式为
测量原理 3. TA-B 测量原理
如果被测周期较短，可以采用多周期测量的方法来提高测量精度，即在 如果被测周期较短，可以采用多周期测量的方法来提高测量精度，即在B 通道和门控双稳之间插入十进分频器， 通道和门控双稳之间插入十进分频器，这样使被测周期得到倍乘即主门的开启 时间得到了倍乘。若周期倍乘开关选为× 时间得到了倍乘。若周期倍乘开关选为×10n，则计数器所计脉冲个数将扩展 10n倍，所以被测信号的周期为
第7章 智能电子计数器 章
电子计数器指能完成频率测量、时间测量、 电子计数器指能完成频率测量、时间测量、计数等功能的 电子测量仪器的通称。 电子测量仪器的通称。频率和时间是电子测量技术领域中最基 本的参量，因此，电子计数器是一类重要的电子测量仪器。 本的参量，因此，电子计数器是一类重要的电子测量仪器。 本章侧重讨论智能化的电子计数器原理及设计方法。 本章侧重讨论智能化的电子计数器原理及设计方法。
7.1 电子计数器测量原理
7.1.1 概述
一、 分类
电子计数器还有传统电子计数器和智能电子计数器之分 智能电子计数器是指采用了计算机技术的电子计数器。 由于智能电子计数器的一切“动作”都在微处理器的控制下 进行，因而可以很方便地采用许多新的测量技术并能对测量 结果进行数据处理、统计分析等，从而使电子计数器的面貌 发生重大的变化。
测频误差及测周误差与被测信号频率的关系如图示， 测频误差及测周误差与被测信号频率的关系如图示，图中测频 和测周两条误差曲线交点所对应的频率称中界频率fxm。 和测周两条误差曲线交点所对应的频率称中界频率f 很显然，当被测信号 频率fx＞fxm时，宜采用测 频的方法， 当被测信号的频率fx ＜fxm时，宜采用测周的 方法。
周期测量原理 ２. 周期测量原理
如果被测周期较短，可以采用多周期测量的方法来提高测量精度，即在 如果被测周期较短，可以采用多周期测量的方法来提高测量精度，即在B 通道和门控双稳之间插入十进分频器， 通道和门控双稳之间插入十进分频器，这样使被测周期得到倍乘即主门的开启 时间得到了倍乘。若周期倍乘开关选为× 时间得到了倍乘。若周期倍乘开关选为×10n，则计数器所计脉冲个数将扩展 10n倍，所以被测信号的周期为 Tx＝ NT0 10n (7．3) ．
7.1 电子计数器测量原理 7.1.1
一、 分类
通用计数器 专用计数器
概述
二、 通用计数器组成原理
1. 频率测量原理 2. 周期测量原理 3. TA-B 测量原理 4. 典型通用计数器的组成
二、 通用计数器 组成原理
频率测量原理 1. 频率测量原理
的被测信号经A通道放大整形后输往主门 闸门)。 通道放大整形后输往主门(闸门 频率为fx的被测信号经 通道放大整形后输往主门 闸门 。 同时，晶体振荡器输出信号经分频器可获得各种时间标准(称时标 ，闸门 同时，晶体振荡器输出信号经分频器可获得各种时间标准 称时标)， 称时标 时间选择开关将所选时标信号加到门控双稳， 时间选择开关将所选时标信号加到门控双稳，再经门控双稳形成控制主门启闭 的作用闸门时间T。 的作用闸门时间 。 则在所选T内主门开启，被测信号通过主门进入计数器计数。 则在所选 内主门开启，被测信号通过主门进入计数器计数。若计数器计 内主门开启 数值为N，则被测信号的频率f 数值为 ，则被测信号的频率 x为： fx＝ N×T × （7.1） ）
N T0 Tx = 10 n
（7．3） ． ）
4. 典型通用计数器的组成
7.1.1
三、 通用计数器测量误差
概述
通用计数器测量误差习惯于用相对误差的形式来表示。 通用计数器测量误差习惯于用相对误差的形式来表示。 通用计数器具有多种功能， 通用计数器具有多种功能，每个功能的误差表达式是不 一样的。 一样的。 根据误差分析， 根据误差分析，各功能的误差表达式主要由三种类型误 差合成。 差合成。 1．最大计数误差（±1误差） 误差） ．最大计数误差（ 误差 2．标准频率误差 ． 3．触发误差 ．
∆N
N = ± 1 N
（7.5） ）
1．最大计数误差（±1误差） 最大计数误差（ 误差）
很显然，在测频、测周、测fA／fB等功能中，由于主门开启信号与通过 主门被计数信号的时间关系不相关，都存在该项误差。但在自校功能中，由 于时标信号和闸门时间信号来自同一信号源，应不存在±1误差。 最大计数误差的特点是：不管计数N是多少，∆N的最大值都为±1。 因此，为了减少最大计数误差对测量精度的影响，仪器使用中采取的技 术措施是：尽量使计数值N大。使∆N ／N 误差相应减少。例如在测频时，应 尽量选用大的闸门时间；在测周时，应尽量选用小的时标信号，必要时使用 周期乘率开关，进行多周期平均测量。
三、 通用计数器测量误差 பைடு நூலகம்过上述分析， 通过上述分析，可得频率测量误差表达式如下
可得周期测量误差表达式如下
其他功能的测量误差表达式可根据仪器的具体 电路结构分析得出
7.1.2 多周期同步测量技术
一、 问题的提出
在测量频率时，当被测信号频率很低时，由±1误差而引 起的测量误差将大到不能允许的程度，例如，fx＝1Hz，闸门 时间为1s时，由±1误差而引起测量误差高达100%。因此，为提 高低频测量精度，通常将电子计数器的功能转为测周期，然后 再利用频率与周期互为倒数的关系来换算其频率值。 但在测量周期时，当被测周期很小时，也会产生同样的问 题并且存在同样的解决办法。即在被测信号的周期很小时，宜 先测频率，再换算出周期。