等精度频率相位测量仪
《等精度频率计》课件
分析等精度频率计测量误差的主要来源，如信号源的频率稳定度、 计数器的计数误差等。
误差传递
研究误差在测量过程中的传递规律，为减小误差提供依据。
误差补偿
根据误差ห้องสมุดไป่ตู้析结果，采取相应的补偿措施，减小等精度频率计的测量 误差。
04
等精度频率计的性能测 试与评估
测试环境与设备
测试环境
实验室环境，确保电源稳定、温度适 宜、湿度适中。
应用领域拓展
通信领域
等精度频率计在通信领域的应用越来越广泛，如信号发生器、频 谱分析仪等。
测量测试
等精度频率计在测量测试领域的应用也越来越广泛，如时间频率测 量、电子元件测试等。
物联网领域
等精度频率计在物联网领域的应用也越来越广泛，如智能家居、智 能农业等。
未来发展方向
更高精度
随着科技的发展，对频率计的测量精度要求越来越高，未来等精 度频率计将向更高精度方向发展。
02
它采用等精度测量技术，消除了传统频率计由于时基不稳定而
引起的测量误差。
等精度频率计具有广泛的应用，如电子测量、通信、雷达、导
03
航等领域。
等精度频率计的原理
等精度频率计基于等精度测频 原理，采用高稳定的晶体振荡 器作为时基，对输入信号进行
计数和测量。
它通过计数输入信号在一定 时间内的周期数，再根据时 基的频率计算出输入信号的
宽测量范围
等精度频率计能够测量低频信 号和高频信号，测量范围较广 。
可扩展性
等精度频率计可以与其他测量 仪器进行集成，实现更复杂的 测量功能。
02
等精度频率计的应用
测量信号频率
测量信号频率是等精度频率计的基本 应用，它可以准确测量各种信号源的 频率，包括正弦波、方波、脉冲波等 。
等精度频率计
end shuchu;
architecture a of shuchu is
begin
process (data1,data2,data3,data4,data5,data6,data7,data8,data9,data10)
signal c: std_logic;
begin
process (clk,nr)
begin
if nr = '1' then
f<=0;c<='0';
elsif (clk'event and clk = '1')then
if f<9999 then
f<=f+1;
else
f<=0;
c<= not c;
end if;
关键字：
频率、周期、标准时钟、乘除运算、分频、十进制显示、锁存
方案比较：
（1）用单片机实现：
等精度数字频率计涉及到的计算包括加，减，乘，除，耗用的资源比较大，用一般中小规模CPLD/FPGA芯片难以实现。因此，我们选择单片机和CPLD/FPGA的结合来实现。电路系统原理框图如图所示，其中单片机完成整个测量电路的测试控制，数据处理和显示输出；CPLD/FPGA完成各种测试功能；键盘信号由AT89C51单片机进行处理，它从CPLD/FPGA读回计数数据并进行运算，向显示电路输出测量结果；显示器电路采用七段LED动态显示，由8个芯片74LS164分别驱动数码管。
为了节省资源改进了除法器进制转化模块，说明如下：
被除数
序号
10进制
相位测量仪报告
相位测量仪摘要：本设计以单片机和可编程逻辑器件FPGA为控制核心，实现数字信号的产生、逻辑信号的采集和示波器的显示。
系统主要由三个模块组成:信号发生，数据采集与波形显示。
本设计经过单片机产生逻辑信号，利用FPGA作为数据处理器和DAC控制器，能准确、清晰的在模拟示波器上显示出逻辑波形、触发标记、光标。
利用键盘输入和液晶显示，能实现逻辑预设和触发模式设置。
经验证，本方案完成了全部基本功能和扩展功能。
关键词：逻辑分析仪可编程逻辑器件单片机Abstract:The design of the microcontroller and FPGA programmable logic devices for the control of the core, digital signal generation, logic signal acquisition and oscilloscope display. System consists of three modules: signal, data acquisition and waveform display. After the microcontroller generates the logic signal design , as a data processor using FPGA and DAC controllers , accurate, clearly shows the logic waveforms. The use of keyboard and LCD display , and to achieve pre-trigger mode logic. Proven, the program completed all the basic features and extensions. Keywords:logical link control Programmable logic devices MCU一、方案设计与论证1、数字式移相信号发生器方案一：采用FPGA实现DDS直接频率合成技术。
使用相位测量仪进行测量的方法和技巧
使用相位测量仪进行测量的方法和技巧引言：相位测量仪是一种用来测量信号相位差的仪器，它在电子、通信、光学等领域起着重要的作用。
准确的相位测量对于许多科学研究和工程应用都至关重要。
本文将介绍使用相位测量仪进行测量的方法和技巧。
一、选择合适的相位测量仪在选择相位测量仪之前，需要考虑测量的信号类型以及测量的精度要求。
不同的相位测量仪有着不同的测量范围和精度，因此要根据实际需求选择合适的仪器。
二、校准相位测量仪在进行相位测量之前，需要对相位测量仪进行校准，以确保测量结果的准确性。
校准过程中可以利用标准信号源来进行精确的校准，也可以利用已知相位差的信号进行校准。
校准的目的是减小仪器本身带来的误差，提高测量结果的可靠性。
三、选择合适的测量方法相位测量仪有多种测量方法，包括直接法、相差法和干涉法等。
在选择测量方法时，需要根据实际情况选择合适的方法。
直接法适用于相位差较小、频率较高的信号测量；相差法适用于频率较低的信号测量；干涉法适用于光学相位测量等。
四、减小外界干扰在进行相位测量时，外界的干扰会对测量结果产生影响。
为了减小外界干扰，可以采取以下措施：使用屏蔽器减少电磁干扰；保持测量环境静止，避免震动干扰；定期对测量系统进行维护，检查是否有损坏或老化的元件。
五、注意信号的频率范围不同的相位测量仪有不同的测量频率范围，因此在进行相位测量时需要注意信号的频率范围是否在仪器的测量范围之内。
如果信号的频率超过了仪器的测量范围，可能会导致测量结果不准确。
六、处理测量数据进行相位测量之后，需要对测量得到的数据进行处理和分析。
常见的处理方法包括拟合曲线、平均值计算等。
通过对测量数据的处理，可以得到更加准确和可靠的结果。
结论：相位测量仪作为一种重要的测量仪器，在科学研究和工程应用中有着广泛的应用。
选择合适的相位测量仪、校准仪器、选择合适的测量方法、减小外界干扰、注意信号的频率范围以及处理测量数据都是使用相位测量仪进行测量的重要方法和技巧。
频率测试仪操作方法
频率测试仪操作方法频率测试仪操作方法频率测试仪是一种用于测试电源频率的设备。
对于电力系统和智能家居等领域，频率测试仪具有非常重要的作用。
它可以测试出电源的频率，并向用户提供可靠的测量数据，以确保其相关设备的正常运行。
因此，频率测试仪的正确使用非常重要。
本文将介绍频率测试仪的相关操作方法。
一、仪器安装在使用频率测试仪时，应首先将其正确安装。
首先选择一个通风良好、无尘的场所，避免阳光直射和潮湿环境，并确保设备稳定。
其次，应将频率测试仪的电源与电源线、地线相连接，并注意接线正确无误。
最后，应将频率测试仪的探针按照使用指南连接到被测电源上，确保探针间保持良好的接触。
二、仪器校准频率测试仪有时需要进行校准，保证测试结果的准确性。
在校准前应仔细读取仪器说明书，确保操作正确。
常见的校准方式包括零点校准和满度校准。
零点校准是将频率测试仪置于无频率测量时，手动调整仪器指针或数字显示，让其指向0。
而满度校准是将频率测试仪置于已知标准频率电源上，调整探针或旋钮，使仪器指针或数字显示指向标准频率值。
三、仪器测试频率测试仪的测试对象一般为交流电源，因此在测试前应检查被测电源的电压、电流和电源周围环境，并确认安全后方可进行测试。
测试时应将仪器显示设为频率测量模式，接触被测电源，根据使用说明书对电源频率进行测量，并记录测量数据。
测试完毕后，应关闭仪器电源，断开与电源的连接，并将频率测试仪恢复到待机状态。
四、注意事项在操作频率测试仪时，有一些注意事项需要注意。
首先，应避免操作过程中将仪器放置在潮湿、高温或寒冷的环境中。
其次，应避免在电源测量时触碰探针，并注意探针插头的大小，确保安全接地。
最后，在频率测试仪校准和操作过程中，应仔细阅读说明书，按照要求进行操作，以免发生操作失误或导致设备的损坏。
本文介绍了频率测试仪的相关操作方法，包括仪器安装、校准、测试和注意事项等。
掌握这些方法可以帮助使用者提高频率测试仪的使用效果和测试数据的准确性，确保设备的长期正常运行。
第八讲 等精度测频
第八讲三、设计实例等精度频率、占空比测量仪1．综述传统频率测量方法是对设定的闸门时间内脉冲进行计数，有两个主要因素影响精度，其一是闸门时间的准确度，其二是对低频信号的取整误差，为了消除以上两个因素的影响可选择等精度测频法。
但等精度测频法占用可编程器件资源量大，如选用24位计数器的频率计，仅测频部分就占用了EPM7128芯片的百分之九十以上的资源；若选用100MHz标准时钟，其闸门时间仅能选择在0.168s以下，测频范围在6Hz以上，限制了对低频的测量。
若要扩大低频量程，需要相应增大可编程器件容量，则体积、功耗和价格相应增加。
本文所述等精度频率、占空比测量仪采用将复杂可编程逻辑器件（CPLD）与低功耗单片机相结合，由CPLD完成高频信号计数，单片机完成低频信号计数、频率和占空比计算和显示控制等功能，即简化了仪器的结构，又扩大了低频量程。
如单片机采用长整形变量计数（32位），再加上CPLD中16位计数器，等效为48位计数器构成的等精度测量仪，当选用100MHz标准时钟时，低频范围可达3.55×10-7Hz。
本文所述等精度频率、占空比测量仪结构框图如图8-1所示，CPLD可编程逻辑器件选用的是EPM7064芯片，单片机可根据实际情况选用。
图8-1 等精度频率、占空比测量仪结构框图单片机发出如下所示控制信号：CLEAR：SLCE为高时CPLD芯片内各计数器清零信号；SLCE为低时占空比清零和测量启动信号。
SLCE：功能选择控制信号。
高电平测频；低电平测占空比。
CONTRL：闸门时间信号。
高电平测频；低电平测占空比。
S[2..0]：输出选择控制信号。
000—CPLD 输出标准时钟信号四位计数值最低位；001—CPLD 输出标准时钟信号计数值次低位；010—CPLD 输出标准时钟信号计数值第三位；011—CPLD 输出标准时钟信号计数值第四位；100—CPLD 输出被测信号四位计数值最低位；101—CPLD 输出被测信号计数值次低位；110—CPLD 输出被测信号计数值第三位；111—CPLD 输出被测信号计数值第四位。
相位测试仪使用方法
相位测试仪使用方法嘿，你知道相位测试仪是啥不？那可是个超厉害的小玩意儿！它能帮你检测电路中的相位关系呢！使用相位测试仪，第一步，把测试仪正确连接到电路上。
这就像给电路穿上一件合身的衣服，可不能马虎哦！要是连接错了，那可就糟糕啦！你想想，要是衣服穿反了会咋样？肯定不舒服嘛！所以连接一定要准确。
第二步，打开测试仪电源。
哇哦，就像点亮一盏明灯，让它开始工作。
这时候你可得瞪大眼睛看着显示屏上的数字和图形，那可都是重要信息呢！要是不仔细看，错过了关键数据，那不就白忙活了嘛！注意事项也不少呢！使用前一定要检查测试仪是否完好无损。
这就跟上战场前要检查武器一样重要呀！要是测试仪有问题，那得出的结果能准吗？还有哦，在测试过程中，千万别乱动电路，不然就像在搭积木的时候突然抽走一块，那不得全塌了嘛！说到安全性和稳定性，那可太重要啦！相位测试仪在设计的时候就考虑了很多安全因素呢。
它就像一个忠诚的卫士，守护着你的电路安全。
只要你正确使用，它就能稳稳地工作，不会出啥乱子。
但要是你不按规矩来，那可就说不定喽！说不定啥时候就给你点颜色看看。
相位测试仪的应用场景那可多了去了。
在电力系统中，它可以检测线路的相位，确保电力传输的稳定。
在电子设备的调试中，也能发挥大作用呢！你想想，要是没有它，那些复杂的电子设备出了问题，你得费多大劲儿才能找到问题所在呀！它的优势也很明显，操作简单，结果准确。
就像一个聪明的小助手，能快速帮你解决问题。
我给你讲个实际案例吧！有一次，一个工厂的电路出了问题，大家都不知道咋回事。
后来用了相位测试仪，一下子就找到了问题所在。
原来就是相位不对嘛！调整之后，工厂又恢复了正常生产。
你说这相位测试仪厉不厉害？总之，相位测试仪是个超棒的工具！它能帮你解决很多电路问题，让你的工作变得轻松又高效。
赶紧试试吧！。
频率的测量实验方法与设备选择指南
频率的测量实验方法与设备选择指南频率的测量是电子工程中的一个重要环节。
无论是在通信领域、无线电领域还是其他电子设备的研发过程中，频率的准确测量都是至关重要的。
本文将介绍一些常用的频率测量实验方法，并提供一些选择频率测量设备的指南。
一、频率测量实验方法频率测量方法有很多种，下面将介绍其中的几种常用方法：1. 直接计数法：这是一种简单且常用的测量方法。
它通过计数信号周期数来得到频率。
首先需要选择一个计数时间，然后将计数器与待测信号连接。
在计数时间结束后，通过计算周期数和计数时间的比值，即可得到频率的测量结果。
2. 相位比较法：这是一种高精度的测量方法。
它利用信号的相位来进行测量。
具体操作是将待测信号与一个准确的参考信号进行比较，通过比较过程中相位差的变化，可以计算出待测信号的频率。
3. 干涉法：这是一种基于光学原理的测量方法。
它利用干涉现象来进行频率测量。
通常使用的设备是干涉仪，通过观察干涉条纹的变化来计算频率。
4. 快速傅里叶变换法：这种方法适用于对复杂信号进行频谱分析。
它通过对信号进行傅里叶变换，将信号从时域转换到频域，从而得到频率分量的信息。
二、频率测量设备选择指南在选择频率测量设备时，需要考虑以下几个因素：1. 测量范围：根据实际需求确定测量范围。
不同的设备有不同的测量范围，需要根据待测信号的频率确定所需的测量范围。
2. 精度要求：根据实际应用的精度要求选择设备。
精度是决定设备性能好坏的重要指标之一，对于一些要求高精度的应用，选择具有高精度的设备是必要的。
3. 设备类型：根据实验需求选择合适的设备类型。
常见的频率测量设备有频率计、频谱分析仪、干涉仪等。
根据实验的要求，选择最适合的设备类型。
4. 使用便捷性：考虑设备的使用便捷性。
一些设备可能需要复杂的设置和操作，对于初学者来说可能不太友好。
因此，选择操作简单、易于使用的设备会提高工作效率。
总之，频率的测量在电子工程中占据重要地位，选择合适的测量方法和设备对于实验结果的准确性和工作效率至关重要。
相位检测仪使用方法
相位检测仪使用指南
哎，各位老乡些，今儿个咱来摆一哈儿这个相位检测仪咋个用。
你拿到这个高科技玩意儿，莫要慌，跟到我的步骤来，保管你弄得巴巴适适的。
首先呢，你得把这个检测仪的电源接好，插头对准插座，轻轻一插，听到“咔嚓”一声就对了，莫要使劲儿蛮干，免得搞坏了。
接好电之后，开关儿一抹，那屏幕就该亮堂起来了，要是没得反应，检查一下电源线和开关儿是不是哪儿不对头。
然后，拿起你的两根测试线，一头儿插到检测仪对应的孔孔里头，另一头儿就接到你要测的电路上去。
记得要先断电再接线哦，安全第一，莫要拿生命开玩笑。
接好线，就该调模式了。
检测仪上面有好几个按钮，你要测啥子相位，就选对应的模式。
比如说，你要测交流电的相位，就选AC模式，直流电就选DC，莫要搞错了。
接下来，眼睛盯紧屏幕，看那指针或者数字咋个动。
指针摆动或者数字变化，就说明测到信号了。
你要注意观察它的波动范围和稳定性，这样才能判断出电路的好坏。
测完了，记得把电源断了，线也拔了，收拾得干干净净的。
这个检测仪虽然金贵，但只要你按照规矩来，它就能陪你走好久好久。
好了，今儿个就摆到这儿，有啥子不懂的，随时来找我问，莫要客气！。
基于AT89C51单片机等精度数字频率相位计的设计
农 ’ 机 使 用 与 维 修
２ １ 年第 ２期 ０ １
基 于 Ａ ８ 单 片 机 等 精 度 数 字 Ｔ９ ５ Ｃ１ 频率相位 计 的设计
辽 宁职 业 学 院
摘 要
张
博
等精度频率 、 相位数 字测量仪 采用 当今 电子设计 领域 流行 的 Ｅ Ａ技术 ， Ｆ Ｇ Ｄ 以 Ｐ Ａ为核 心 ， 配合 Ａ ８ Ｃ １ Ｔ ９ ５
时 间测量 、 度 测量 、 度 控 制 等 ， 涉 及 到 频 率 测 速 速 都
量。
相 位 的测量 在 实 际 中也 有 很 重 要 的 应 用 ， 比如
基于 红外定 位 技 术 的矿 井 提 升 机 位 置 跟 踪 系 统 ， 这 个 系统就 是通过 红外 线在 井 罐和 被测 点 反 射 的相 位
图 ４ 单 片 机 系统 原 理 图
晶振 电路 、 键 及 显 示接 口电路 等组 成 。其 原 理 图 按
如 图 ４所 示 。
２ ５ 数 据 显 示 电路 的设 计 ．
整个 系统 硬 件 电路 中 ， 片 机 与 Ｆ Ｇ 进 行 数 单 ＰＡ 据交 换 占用 了 Ｐ ０口 、 １口和 Ｐ Ｐ ３口 ， 因此 数 据 显 示
差来进 行定 位 的 ， 即在井罐 发 射一 组 连 续 红外 线 ， 并 接受 其反 射信 号 ， 过 发射 和反 射 信 号 的相 位 差 来 通 代替 时间 ， 而计 算 出距离 。 从
电子技 术在 不 断发 展 ， 之 相 关 的 测 量 仪 器 也 与
图 １ 测 量 频 率 、 位 系 统 总体 框 图 相
图 ７ 显 示 程 序 流 程 图
电路 的设计 采 用 静 态显 示 的方 式 ， 据 显 示 电路 如 数
等精度法测频率计的原理
等精度法测频率计的原理引言：等精度法测频率计是一种常用的频率测量方法，它利用稳定的参考信号与待测信号进行比较，从而精确地测量待测信号的频率。
本文将介绍等精度法测频率计的原理及其工作流程。
一、原理概述：等精度法测频率计的原理基于频率比较技术，通过将待测信号与参考信号进行相位比较，从而得到待测信号的频率信息。
其核心思想是将待测信号与参考信号进行周期性的比较，通过计算比较结果的平均值来消除测量误差，从而提高测量精度。
二、工作流程：等精度法测频率计的工作流程主要包括以下几个步骤：1. 产生参考信号：首先需要产生一个稳定的参考信号，通常使用高稳定度的晶振或标准频率源作为参考信号源。
2. 将待测信号与参考信号进行比较：待测信号与参考信号经过相位比较，得到相位差信息。
3. 相位差计算：通过测量待测信号与参考信号的相位差，可以计算出待测信号的周期。
4. 周期计算：根据相位差计算出的周期信息，可以得到待测信号的频率。
5. 精度提高：为了提高测量精度，需要进行多次测量并取平均值，以消除测量误差。
三、关键技术说明：等精度法测频率计的实现需要借助一些关键技术，包括：1. 相位锁定技术：通过将待测信号与参考信号进行相位锁定，可以确保两者相位一致，从而实现准确的相位比较。
2. 周期计数器：周期计数器用于测量待测信号与参考信号的相位差，通过计数器的计数结果可以得到待测信号的周期信息。
3. 数字信号处理：为了提高测量精度，可以利用数字信号处理技术对测量结果进行滤波、平均等处理，以消除噪声和提高信号质量。
四、优缺点分析：等精度法测频率计具有以下优点：1. 高精度：通过多次测量并取平均值的方法，可以消除测量误差，提高测量精度。
2. 稳定性好：利用稳定的参考信号进行比较，可以保证测量结果的稳定性。
3. 适用范围广：等精度法测频率计适用于各种频率范围的信号测量，包括低频、中频和高频等。
然而，等精度法测频率计也存在一些缺点：1. 对参考信号要求高：由于等精度法测频率计依赖于参考信号的稳定性，因此对参考信号的要求比较高。
基于PC机的等精度频率测量仪器的设计
ｍｅ ｔｐｒｎ ｉ ｌ ｔ ｕ — ｏ ｎｔ ｒａ ｃ ｒ ｎ ｈ ｏ ｃ ｐ ｆｖ ｒ ｕ ｎ ｔ ｕ ｎ ａ ｉｎ． ｔｃ ｎ ｂ ｉ ｈ ｎ ｉ ｃ ｐｅ ｗｉｈ ｄ ａ ｃ ｕ ｅ ｃ ｏ ｄｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｉｔ ａ ｉ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｔｏ Ｉ ａ ｒｎｇ ｔ ｅ ｌ ｌ ｓ ｍｅ ｈ ｇ ｃ ｕ ａ ｅ ｍｅ ｓ ｅ ｎｔ ｎ ｆ ｌ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ａ ｇ ｎ ｏ ｄ ｔ ｏ ｅ ｓｎｇ． ｔ ｃ ｎ ｌｓ ａ ｉ ｈ ａ ｃ ｒ ｔ ａ ｕｒ ｍｅ ｉ ｕｌ ｒ ｑ ｅ ｃ ｒ ｎ ｅ ａ ｄ ｓ ｍｅ ａ ａ ｐｒ ｃ ｓ ｉ Ｉ ａ ａ ｏ ｓ ｅ ｄ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐｉ ｇ ｔｍｅ ｗｉｈ ｌ ｗ ｏ ｔ ｐ ｅ ｈ ｅ ｅ ｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｃ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ ｅ ｕ ｌ ｃ ｕｒ ｔ ｆｅ ｅ ｃ ａ ｕｒ ｍｅ ｔ ｖ ｒｕ ｎ ｔ ｕ ｎ ａ ｉｎ ｄ ｑ ａ ｙ ａ ｃ ａ ｅ， ｒｑｕ ｎ ｙ ｍｅ ｌ ｓ ｅ ｎ ， ｉｔ ａ ｉ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｔｏ ｌ
１ ｚ闸 门时 间为 １Ｓ ， 量误 差将 高 达 １ ％。 ０Ｈ 、 时 测 ０ 改 善频 率范 围低 端 的测量 精 度可 以采 用先 测其 周 期 ， 后再 换算 为频 率值 的方 法 ， 改 善程 度在 原 然 但
理上将 受 到 “ 中间频 率 ” 的限制 。 （ ） 常 频率测 量 仪器 功能 仅 限于测 量 ， 有 ２通 但 时需要 仪器 能 同时进 行 有关 数 据 处 理 ， 如 对 测 例
通
信
电
源
技
术
２３
２０ ０ ２年 ４月
第 ２期
Ｔｅｅｏ Ｐ ｗｅ ｃ ｎ ｌｇｅ ｌｃ ｍ ｏ ｒＴｅ ｈ ｏｏ ｉｓ
基于EP2C8Q208C8型FPGA等精度频率测量仪设计
１ 引 言
频 率测量 仪是 一种 及其 常用 的工 具 ，用 于检测 输入 周期 信号 的频 率 。传 统 的频 率 测量 方 法往 往 只适 应某 一频 率范 围 ，若 频率变 化较 大时则误 差较 大 ，测 量 精 度 下 降［１］。本 等 精 度 频 率 测 量 仪 利 用 Ａｈｅｒａ公 司生 产 的 ＣｙｃｌｏｎｅｌＩ系 列 ＥＰ２Ｃ８Ｑ２０８Ｃ８ 器件 为 ＦＰＧＡ硬 件逻辑 进行 测频计 数 ，ＮＩＯＳ ＩＩ嵌 入式 软核 处理 器实 现数据 计算 和显示控 制 ，克 服 了 基 于传统 测频 原理 的测 量精 度 随 被测 信 号频 率 的 下 降 而降低 的缺点 ，不 但 具 有较 高 的 测量 精 度 ，而
并 利 用 液 晶显 示 器对 测 量 的频 率 进 行 实时 显 示 ，可 读 性好 。
关 键 词 ：等 精 度 ；频 率 测 量 仪 ；ＥＰ２Ｃ８Ｑ２０８Ｃ８，ＦＰＧＡ；Ｎｉｏｓ ＩＩ
中 图分 类 号 ：ＴＮ７９
文献 标 识 码 ：Ａ
Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｅｑｕａｌ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍ ｅｔｅｒ
第 ３１卷 第 １期
王 皑 等 ：基 于 ＥＰ２Ｃ８Ｑ２０８Ｃ８型 ＦＰＧＡ 等精 度 频 率 测 量 仪设 计
期 丁 分 别为 ： 一 厂 一
（１．１） ３ 系统 硬 件 设 计
一 一Ｎ。／ ，为 时钟 的周 期 。 图 １中 的同步 电路 （Ｄ 触 发 器 ）的作 用 在 于 使计 数 预 置 闸 门信号 与 被测 信 号 同步 ，实 现 同步 开 门 ，并 且 开 门 时 间 Ｔ 准 确 地 等 于 被 测 信 号 周 期 的 整 数 倍 ，故 式 （１．１）、式 （１．２）中 的计 数值 没 有 ±１量 化 误差 ，计 数值 Ｎ 虽然有 士 １量 化误 差 ，但 由于 很 高 ，Ｎ。》 １，所 以 Ｎ 的 ±１量 化 误差 的相 对值 为 （±１／Ｎ。）很 小 ，且 该误 差 与被 测 频 率 无关 ，因 此 在整 个测 频范 围内 ，倒 数计数 器 能够实 现等精 度 的测量 。该 测试 方法 需要 的 除法运算 功能 ，由于有 加 入 ＮＩＯＳ ＩＩ微 处理器 所 以不难 实 现 。
相位检测仪 原理
相位检测仪原理
相位检测仪是一种测量信号相位差的仪器。
它可用于测量不同信号源之间的相位差，也可以用于测量信号在传输过程中的相位变化。
相位检测仪的原理基于干涉原理。
当两个相干光束叠加时，它们的相位差会影响叠加后的光强。
相位检测仪利用这一原理实现相位差的测量。
相位检测仪通常由一个光源和一个光探测器组成。
光源产生一个稳定的光束，经过分光器分成两个光束。
其中一个光束经过被测物体（如介质或光路），另一个光束则绕过被测物体。
两个光束再次相遇，通过光探测器接收光信号。
当两个光束相遇时，其相位差（简称相位差）会引起光波的干涉。
如果相位差为0或整数倍的2π，光波叠加后的光强将增强（称为相长干涉）；如果相位差为奇数倍的π，光波叠加后的光强将减弱（称为相消干涉）。
光探测器可以测量叠加后的光强，从而获得相位差信息。
实际应用中，相位检测仪通常采用调制技术。
通过调制信号源的频率或幅度，可以改变两束光的相位差，从而实现对不同相位差的测量。
常见的调制技术包括电调制、光调制和电光混频等。
相位检测仪的应用非常广泛。
例如，在光纤通信中，相位检测仪可用于测量信号在光纤中传输过程中的相位偏移，从而实现
相位同步和解调；在无线通信中，相位检测仪可用于测量不同天线之间的相位差，从而实现波束成形和多天线接收等技术。
总之，相位检测仪利用干涉原理测量信号的相位差。
通过调制技术和光探测器的反馈，可以获得准确的相位差信息，广泛应用于通信、雷达、导航等领域。
等精度测频法
频率测量是电子测量领域中最基本、最重要的测量之
一。主要有பைடு நூலகம்接计数法、周期测频法、混合测频法和等精
度侧频法等测频原理。
•
上述前三种测频方法有一个共同点, 即测频误差随的
变化而发生较大的变化。最后一种方法就是使测频误差不
随被测信号频率变化的方法, 即等精度测频法。
• 其原理框图如下图
fx 同步及门控
• 由于T为Nx周期的整数倍，因而式中第一项Nx的正负1误 差为0，即ΔNx/Nx=0，第三项为频率准确度，若忽略该项 误差，则
• 显然γ尺与计数器2对fc计数产生的正负1误差有关，而与fx 无关。
图1
计数器1
fc
计数器2
预置导通时间
运算控制器
• 如图1所示, 计数器1、2的闸门时间是相等的，T'为闸门导 通的预置时间, 可以根据需要设置。但是T'不一定是Tx的 整数倍, 因此必须通过同步及门控电路控制闸门的实际导 通时间T'使它为Tx 的整数倍。这样在相同的时间T内计数 器1、2分别对fx、fc计数,其结果为Nx=Tfx，Nc=Tfc，因 此，fx=Nxfc/Nc，那么
等精度频率测量
一般测量时可能产生的误差时序波形图
1.1.3 等精度测频法
等精度测量法的机理是在标准频率比较测量法的基础上改 变计数器的计数开始和结束与闸门门限的上升沿和下降沿的严 格关系。当闸门门限的上升沿到来时，如果待测量信号的上升 沿未到时两组计数器也不计数，只有在待测量信号的上升沿到 来时，两组计数器才开始计数；当闸门门限的下降沿到来时， 如果待测量信号的一个周期未结束时两组计数器也不停止计数， 只有在待测量信号的一个周期结束时两组计数器才停止计数。 这样就克服了待测量信号的脉冲周期不完整的问题，其误差只 由标准频率信号产生， 与待测量信号的频率无关。最大误差为 正负一个标准频率周期，即Δt=±1/f0。由于一般标准信号频率 都在几十兆赫兹以上，因此误差小于 10-6。
等精度测量法的时序波形图
预置闸门时间产生电路产生预置的闸门时间TP，TP经同 步电路产生与被测信号（fx）同步的实际闸门时间T。
主门Ⅰ与主门Ⅱ在时间T内被同时打开，于是计数器Ⅰ 和计数器Ⅱ便分别对被测信号 （fx）和时钟信号（f0）的周 期数进行累计。
在T内，计数器Ⅰ的累计数NA＝fx×T；计数器Ⅱ的累计数NB＝f0×T。
fx
N1 N2
f0
标准频率比较测量法对测量时产生的时间门限的精度 要求不高，对标准频率信号的频率准确度和频率的稳定度 要求较高，标准信号的频率越高，测量的精度就比较高。 该方法的测量时间误差与时间门限测量法的相同，可能的 最大误差为正负一个待测信号周期，即Δt=±1/fx。测量时 可能产生的误差时序波形如图 所示。
5
键盘与显示部分的电 路如图所示，这是一个较 为典型的采用8155并行口 组成的键盘显示电路。七 位LED显示采用了动态显 示软件译码工作方式。段 码由8155的PB口提供，位 选码由PA口提供。键盘共 设置了4个按键，采用逐列 扫描查询工作方式，其列 输出由PA口提供，列输入 由PC口提供。由于键盘与显示做成一个接口电路，因此软件中合并考虑键 盘查询与动态显示。为了使显示器的动态扫描不出现断续，键盘防抖的延时 子程序用显示子程序替代。
相位检测仪的使用方法
相位检测仪的使用方法
嘿，朋友们！今天咱来聊聊相位检测仪这玩意儿的使用方法哈。
你说这相位检测仪啊，就像是咱电路世界里的小侦探！它能帮咱搞清楚那些看不见摸不着的电信号到底是咋个回事儿。
咱拿到相位检测仪后，第一步得先给它通上电呀，就像人得吃饱了才有劲儿干活儿不是？然后呢，把它的探头跟咱要检测的线路接上。
这就好比给小侦探指了条路，让它知道该往哪儿去查案。
接着呀，你就看着那仪表上的指针或者数字跳动，就好像小侦探在给你汇报线索呢！要是指针稳稳当当的，那说明一切正常，要是它晃来晃去，那可就得注意啦，这里面肯定有情况！
你想想看，要是没有这相位检测仪，咱咋知道电路里有没有出啥毛病呀？那不就跟闭着眼睛走路一样，容易摔跟头嘛！
比如说家里的电器有时候会莫名其妙地出问题，一会儿好用一会儿不好用的，这时候相位检测仪就能派上大用场啦！它能帮咱找到是哪里的相位出了差错，就像医生给病人看病找到病根儿一样。
使用相位检测仪的时候，咱可不能粗心大意哦。
得像对待宝贝一样小心翼翼地操作，不然它可不乐意好好给咱干活儿呢！
而且哦，这相位检测仪可不仅仅是在咱家里有用，那些大工厂、大工程里更是少不了它呢！它能帮工人师傅们及时发现问题，避免出现大的故障和损失。
你说这小小的相位检测仪，是不是挺厉害的呀？它虽然不大，但是作用可不小呢！咱可得好好利用它，让它为我们的生活和工作保驾护航呀！所以啊，大家都要学会怎么正确使用它哦，可别小瞧了它！这就是相位检测仪的使用方法啦，大家都记住了吗？。
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2.信号整形电路
3.CPLD测量模块设计
BANKABANKD D OOOOOOOOOOOOOOOO N IIIIIIIIIIIIIIII G U2AEPM7128SLC84-15EPM7128SLC84-15 01234567901 45689 111333333441 U2DP50MHz 34 12 VCC o_dat0o_dat1o_dat2o_dat3o_dat4o_dat5o_dat6o_dat7o_dat8o_dat9o_dat10o_dat11o_dat12o_dat13o_dat14o_dat15 BINAIN RXDTXD 34 8182 98765432123456789010 33333333222222222311 P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27 TXDRXD PSEN ALE/P INPUT/OE1 INPUT/GCLRn INPUT/GCLK1 INPUT/OE2/GCLK2 U2IEPM7128SLC84-15 R 12 D01 1 5 EA/VPXXRESETRWINT0INT1TTP10P11P12P13P14P15P16P17 1 0 U8 198976234512345678 311111111 K W LQ XPZZKBM VCC F u 3 0 o_dat16o_dat17o_dat18i_en_oi_seli_data_ok 1C VCC 1 45689012 44444555YXTAL 12 OOOOOOOO 6 IIIIIIII S FF pp BANKE 00 12 U2EEPM7128SLC84-1533 CC K 1 0 D 1R N G K W QL MZKBZPX 5 D S K N 1RK_5 D G N VCC G 4 S K 1RK_4 3 S K 1RK_3 2 S K 1RK_2 1 K S 1 RK_1
4.单片机数据运算控制电路
VCC 8 L K 1R VCC U1074LS164 16 R 7 QM 3p 19d 6 Q 2 1g AA 5 QCLK 1 18f 4 Q 0 1e 3 Q 6d 2 Q P 5c fgedcDba B 1 Q DS8 24b A 0 Q 13a 23458790 1 p acbdefgd 7 L K 1R 9 U74LS164 16 R 7 QM 3p 19d 6 Q 2 1g AA 5 QCLK 1 18f 4 Q 0 1e 3 Q 6d 2 Q P 5c fgedcDba B 1 Q DS7 24b A 0 Q 13a 2345879 0 1 p acbdefgd 6 L K 1R 8 U74LS164 16 R 7 QM 3p 19d 6 Q 2 1g AA 5 QCLK 1 18f 4 Q 0 1e 3 Q 6d 2 Q P 5c fgedcDba B 1 Q DS6 24b A 0 Q 13a 23458790 1 p acbdefgd 5 L K 1R 7 U74LS164 16 R M 7 Q 3p 19d 6 Q 2 1g AA 5 QCLK 1 18f 4 Q 0 1e 3 Q 6d 2 Q P 5c fgedcDba 1 BQ DS5 24b 0 AQ 13a 23458790 1 p acbdefgd 4 L K 1R 6 U74LS164 16 R M 7 Q 3p 19d 6 Q 2 1g AA CLK 5 Q 1 18f 4 Q 0 1e 3 Q 6d 2 Q P 5c fgedcDba 1 BQ DS4 24b 0 AQ 13a 0 2345879 1 p acbdefgd 3 L K 1R 5 U74LS164 16 R M 7 Q 3p 19d 6 Q 2 1g AA CLK 5 Q 1 18f 4 Q 0 1e 3 Q 6d 2 Q P 5c fgedcDba 1 BQ DS3 24b 0 AQ 13a 0 2345879 1 p acbdefgd 2 L K 1R 4 U74LS164 16 R M 7 Q 3p 19d 6 Q 2 1g AA CLK 5 Q 1 18f 4 Q 0 1e 3 Q 6d 2 Q P 5c fgedcDba 1 BQ DS2 24b 0 AQ 13a 23458790 1 p acbdefgd RXD 1 L K 1R 3 U74LS164 16 R 7 QM 3p 19d 6 Q 2 1g AA CLK 5 Q 1 18f 4 Q 0 1e 3 Q 6d 2 Q P 5c fgedcDba 1 BQ DS1 24b 0 AQ 13a 2345879 0 1 p acbdefgd RXDTXD
目录
一、等精度频率/相位计的组成框图 二、各部分硬件电路设计 三、总体硬件电路设计 四、程序设计 五、仿真 六、总结 七、致谢
一、等精度频率/相位计的组成框图
正 弦 信 号 输 入
移相 电路
整形 电路
整形 电路
单片机
CPLD
数据运
数据 采集 电路
按 键 电
算控制 电路
路数据显Biblioteka 示电路BINS 3 4.7KRY72.2KRY10 Q 31 2 F n 2 0 1C M 1 RY8 2 4.7KRY62.2KRY9 Q 31 2 F n 1 0 RY5 1C M 1 1 2.2KRY12.2KRY4 Q D V 2 N 1 G 31 2 6.8MRY21.0MRY3 F u 0 3 0 2C 入 输 相 移
二、各部分硬件电路设计
1.移相网络
BIN 9 0 Z 1 5R VCC 1 8 Z U12BLM339R K -5V 0 +5V 1 76 7 0 Z 0 1R D 6 K N Z 0 G 1R BINS AIN 5 0 Z 1 5R VCC 2 4 K Z 0 1R U12ALM339 -5V +5V 2 31 54 3 K Z 0 1R 1 K Z 0 1R D N G 2 0 Z 0 1RAINS
辽宁工业大学毕业设计（论文）
等精度频率/相位数字测量仪的设计
院系名称：电子与信息工程学院 专业名称：电子信息工程 学生姓名：杨存敏 学 号：080404058 指导教师：王景利 副教授
等精度频率/相位数字测量仪的设计
简介
本课题的等精度数字频率计设计，以CPLD为核心， 配合AT89C51单片机，实现了0.1 Hz～1MHz信号频率 的等精度频率测量及分辨力为0.1的相位测试。