一种自动适应被测信号的频率测量方法与流程

1.本发明应用于频率测量技术领域，特别涉及一种自动适应被测信号的频率测量方法。


背景技术：

2.直接测频法也叫直接计数法，是一种频率测量理论中最简单、快速的测量方法。在确定的时间闸门信号内，系统分别对待测信号和时基信号的脉冲个数进行计数，利用频率和时间（即周期）数学上的倒数关系来计算输入待测信号的频率（或周期），根据被测信号的频率大小、时间闸门的长短和测试精度的要求来选择参考信号的频率大小。
3.测频法：由时基信号形成闸门，对被测信号进行计数。当闸门宽度为1s时可直接从计数器读出被测信号频率。计数值存在正负一个脉冲的误差是可能的，故此法的绝对误差就是1hz（对1s宽的闸门而言）。其相对误差则随着被测频率的升高而降低，故此法适于测高频而不适于测低频。
4.等精度测频：设置同步闸门，同时对被测信号和时基信号脉冲进行计数。两个计数值之比即等于其频率比。可让闸门起点和终点均与被测脉冲正沿同步，则可消除被测计数器的正负一个脉冲的误差，使其误差与被测频率无关，达到等精度测频。此法只能将闸门起点和终点与被测信号对齐，时基信号无法与被测信号边沿对齐。
5.测周期法：由被测信号形成闸门，对时基脉冲进行计数。当闸门宽度刚好是一个被测脉冲周期时可直接从计数器读出被测信号的周期值（以时基脉冲个数来表示）。该法的绝对误差是一个时基周期。其相对误差随着被测信号周期的增大而降低，故此法适于测低频（周期长）而不适于测高频（周期短）。
6.多周期同步测频法是基于测周期法的，被测频率源信号和时基信号共同产生计数闸门，闸门时间：ｔ为待测信号周期的整数倍，系统在同一时间闸门ｒ内对输入待测信号ａ和时基信号同时进行计数。在时间ｒ内，两个计数器分别记录待测信号的脉冲个数和参考信号的脉冲个数，多周期同步测频法的系统测量分辨率与输入待测信号的频率大小无关，与计数器计数的闸门时间长度和参考信号的频率大小有关，可以提高一定的测量精度。但是存在着时间闸门信号边沿与被测信息号边沿对齐问题，选取闸门时间需要预估待测信号的评率才能选取整倍数。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种可根据待测信号的频率自动地适配合适的测频法的自动适应被测信号的频率测量方法。
8.本发明所采用的技术方案是：本发明包括以下步骤：s1.直接测频法通过对参考信号实施n个计数，在计数溢出发生时捕获对待测信号的计数m；多周期同步测频法通过对待测信号实施p个计数，在计数溢出发生时捕获对参考信号的计数q；
s2.选取所述直接测频法或者所述多周期同步测频法对系统输入的待测信号进行频率计算；s3.若发生事件一，即在选取所述直接测频法后，而输入的待测信号频率却偏低，则令p等于n，并调整为使用所述多周期同步测频法对待测信号进行频率计算；s4.若发生事件二，即在选取所述多周期同步测频法后，而输入的待测信号频率却偏高，则令n等于p，并调整为使用所述直接测频法对待测信号进行频率计算；s5.若未发生所述事件一和所述事件二，则直接对待测信号进行频率计算。
9.进一步地，所述一种自动适应被测信号的频率测量方法还包括步骤s6：当采用所述多周期同步测频法对待测信号进行频率计算时，使用timer a、timer b以及timer c这三个定时器对周期信号频率参数进行测量，所述timer a用于对参考信号进行脉冲计数，所述timer b用于对输入的待测信号进行脉冲计数，所述timer c用于使所述timer a和所述timer b实现同步计时和计数。
10.进一步地，所述timer a和所述timer b均在外部输入信号的第一个上升沿开始计时，在此之前所述timer a和所述timer b均一直保持停止状态。
11.进一步地，所述一种自动适应被测信号的频率测量方法还包括步骤s7：所述timer a将在所述timer b发生计数溢出事件时，被所述timer b输出的内部信号触发捕获行为，所述timer a的当前计数值将被记录，以计算待测信号的频率，随后所述timer a停止计时行为。
12.进一步地，所述一种自动适应被测信号的频率测量方法还包括步骤s8：所述timer b生成计数溢出信号，该计数溢出信号用于触发所述timer a复位，为所述timer a的下一次计时做好准备，同时也用于捕获所述timer a的当前计数值，以计算输入方波信号的频率，随后所述timer b停止计数行为。
13.进一步地，所述一种自动适应被测信号的频率测量方法还包括步骤s9：当输入信号的第一个上升沿被所述timer c计数后，所述timer c发生计数溢出事件并生成触发信号，该触发信号用于触发所述timer a和所述timer b同时启动计时和计数，确保所述timer a和所述timer b同步工作，之后所述timer c将断开与所述timer a和所述timer b的内部连接关系，并停止计数行为。
14.本发明的有益效果是：所述直接测频法通过设定合适的测量时间t，也即通过对参考信号实施n个计数，在待测信号频率较高时，可以实现较为高效的频率测量，但在待测信号频率偏低时，测量时间t内对待测信号脉冲的计数值可能为0，这样的事件称为事件一，该事件的发生导致待测信号的频率计算无法实施；所述多周期同步测频法通过选取合适的待测信号脉冲计数个数p值，在待测信号频率较低时，可以实现较为高效的频率测量，但在待测信号的频率较高时，在待测信号脉冲计数溢出时对参考信号脉冲的计数值可能为0，这样的事件称为事件二，该事件的发生也会导致待测信号的频率计算无法实施。而本发明可以在上述两种频率测量方法中默认选取任何一种启动对待测信号的频率测量，若未发生事件一和事件二，则实施对待测信号的频率计算；若发生事件一或者事件二，随即调整为使用另一种频率测量方法再次实施测量，但这里应保证令p=n或者令n=p，经前述调整后对待测信号再次进行测试，事件一和事件二均不会再次发生，随后实施对待测信号的频率计算。因此，本发明实现了自动地适配两种频率测量方法，完成了对待测信号频率的测量，避免脉冲
的相对误差过大，大大地提升了测频精度。
附图说明
15.图1是本发明的测试流程图；图2是采用所述多周期同步测频法的系统示意图；图3是所述timer a的应用示意图；图4是所述timer b的应用示意图；图5是所述timer c的应用示意图。
具体实施方式
16.如图1至图5所示，在本实施例中，本发明包括以下步骤：s1.直接测频法通过对参考信号实施n个计数，在计数溢出发生时捕获对待测信号的计数m；多周期同步测频法通过对待测信号实施p个计数，在计数溢出发生时捕获对参考信号的计数q；s2.选取所述直接测频法或者所述多周期同步测频法对系统输入的待测信号进行频率计算；s3.若发生事件一，即在选取所述直接测频法后，而输入的待测信号频率却偏低，则令p等于n，并调整为使用所述多周期同步测频法对待测信号进行频率计算；s4.若发生事件二，即在选取所述多周期同步测频法后，而输入的待测信号频率却偏高，则令n等于p，并调整为使用所述直接测频法对待测信号进行频率计算；s5.若未发生所述事件一和所述事件二，则直接对待测信号进行频率计算。
17.在本实施例中，所述一种自动适应被测信号的频率测量方法还包括步骤s6：当采用所述多周期同步测频法对待测信号进行频率计算时，使用timer a、timer b以及timer c这三个定时器对周期信号频率参数进行测量，所述timer a用于对参考信号进行脉冲计数，所述timer b用于对输入的待测信号进行脉冲计数，所述timer c用于使所述timer a和所述timer b实现同步计时和计数，实现所述timer a和所述timer b同步边沿对齐。
18.在本实施例中，所述timer a和所述timer b均在外部输入信号的第一个上升沿开始计时，在此之前所述timer a和所述timer b均一直保持停止状态。
19.在本实施例中，所述一种自动适应被测信号的频率测量方法还包括步骤s7：所述timer a将在所述timer b发生计数溢出事件时，被所述timer b输出的内部信号触发捕获行为，所述timer a的当前计数值将被记录，以计算待测信号的频率，随后所述timer a停止计时行为。
20.在本实施例中，所述一种自动适应被测信号的频率测量方法还包括步骤s8：所述timer b生成计数溢出信号，该计数溢出信号用于触发所述timer a复位，为所述timer a的下一次计时做好准备，同时也用于捕获所述timer a的当前计数值，以计算输入方波信号的频率，随后所述timer b停止计数行为。
21.在本实施例中，所述一种自动适应被测信号的频率测量方法还包括步骤s9：当输入信号的第一个上升沿被所述timer c计数后，所述timer c发生计数溢出事件并生成触发信号，该触发信号用于触发所述timer a和所述timer b同时启动计时和计数，确保所述
timer a和所述timer b同步工作，之后所述timer c将断开与所述timer a和所述timer b的内部连接关系，并停止计数行为。
22.在本实施例中，所述直接测频法通过设定合适的测量时间t，也即通过对参考信号实施n个计数，在待测信号频率较高时，可以实现较为高效的频率测量，但在待测信号频率偏低时，测量时间t内对待测信号脉冲的计数值可能为0，这样的事件称为事件一，该事件的发生导致待测信号的频率计算无法实施；所述多周期同步测频法通过选取合适的待测信号脉冲计数个数p值，在待测信号频率较低时，可以实现较为高效的频率测量，但在待测信号的频率较高时，在待测信号脉冲计数溢出时对参考信号脉冲的计数值可能为0，这样的事件称为事件二，该事件的发生也会导致待测信号的频率计算无法实施。而本发明可以在上述两种频率测量方法中默认选取任何一种启动对待测信号的频率测量，若未发生事件一及事件二，则实施对待测信号的频率计算；若发生事件一或者事件二，随即调整为使用另一种频率测量方法再次实施测量，但这里应保证令p=n或者令n=p，经前述调整后对待测信号再次进行测试，事件一和事件二均不会再次发生，随后实施对待测信号的频率计算。因此，本发明实现了自动地适配两种频率测量方法，完成了对待测信号频率的测量，避免脉冲的相对误差过大，大大地提升了测频精度。