1 系統(tǒng)測量原理

測量方法采用多周期同步測量法，保證了測量精度。

多周期同步測量原理與傳統(tǒng)的頻率和周期的測量原理不同，時鐘信號(f0)經(jīng)同步電路作用后與被測信號同步。主門 與主門 在時間T 內(nèi)被同時打開，于是計數(shù)器 和計數(shù)器 便分別對被測信號和時鐘信號的周期數(shù)進(jìn)行累計。在T內(nèi)，事件計數(shù)塑封電感器的累加數(shù)為Na；時間計數(shù)器的累加數(shù)為Nb。再由單片機(jī)運算得出電感器原理圖被測頻率為（Na/Nb）×f。由于D觸發(fā)器的同步作用，計數(shù)器 所記錄的Na值已不存正負(fù)1誤差的影響。但由于時鐘信號與閘門的開和關(guān)無確定的相位關(guān)系，計數(shù)器 所記錄的Nb值仍存在正負(fù)1誤差的影響，由于時鐘頻率很高，正負(fù)1誤差影響小，所以測量精度與被測信號頻率無關(guān)，且在全頻段的測量精度是均衡的。

圖1 系統(tǒng)測量原理框圖

2 扁平型電感系統(tǒng)硬件設(shè)計

在頻率計設(shè)計中，硬件電路采用了8051單片機(jī)、雙四位二進(jìn)制計數(shù)器74LS393、緩存器74LS244、8155帶RAM和定時器/計數(shù)器的可編程并行接口芯片、16K程序存儲器擴(kuò)展芯片2716、十倍分頻器74s196、反向器74ls14、反向驅(qū)動器7406、7407等。所采用的芯片技術(shù)成熟，性能可靠，性價比較高。

系統(tǒng)硬件主要由四部分組成:通道部分、計數(shù)器部分、單片機(jī)控制和接口部分、顯示部分。

2.1通道部分

本頻率計的輸入通道由兩部分組成，第一部分就是常見的信號預(yù)塑封電感器處理電路，包括對被測信號的放大、整形、濾波等等。第一級由開關(guān)三極管構(gòu)成的零偏置放大器，三極管采用開關(guān)三極管以保證放大器具有良好的高頻響應(yīng)。第二級是由74LS14施密特觸發(fā)器構(gòu)成的電路。施密特觸發(fā)器一方面起到整形作用，用于把放大器生成的單相脈沖信號轉(zhuǎn)換成與TTl/CMOS兼容的方波信號。另一方面其滯后帶寬可以有效抑制信號中的干擾。第三級是由74ls196構(gòu)成的分頻器電路。本機(jī)設(shè)計測頻范圍20HZ～100MHZ，當(dāng)被測頻率大于10 MHZ時，需經(jīng)分頻電路分頻后再送入計數(shù)器電路。第四級是由4N25構(gòu)成的光電隔離電路，用于把輸入的電信號轉(zhuǎn)化為光信號進(jìn)行傳輸，從而把測量電路與外界干擾隔開，能有效地保證測量精度。

第二部分是同步門電路，它的作用是保證被測信號和頻率基準(zhǔn)信號同時進(jìn)入測量電路。其構(gòu)成主要包括由與門組成的主門I和主門II，以及由D觸發(fā)器構(gòu)成的同步門控制電路，主門I控制被測信號fx的通過，主門II控制時鐘信號f的通過。

2.2計數(shù)器部分

計數(shù)器包括時間計數(shù)器和事件計數(shù)器兩部分，它們是完全相同的計數(shù)電路。分別由前后兩級組成，前級電路由高速的TTL計數(shù)器74LS393構(gòu)成八位二進(jìn)制計數(shù)器；后級由單片機(jī)內(nèi)的計數(shù)器構(gòu)成十六位二進(jìn)制計數(shù)器。計數(shù)前，先由P1.3發(fā)計數(shù)器清零信號，計數(shù)后通過74LS244 緩沖器將測量結(jié)果讀入內(nèi)存。這樣設(shè)計既充分利用了硬件資源，又大大提高了測量頻率范圍。

圖2 計數(shù)器電路圖

2.3 單片機(jī)控制和接口部分

8051單片機(jī)的任務(wù)是進(jìn)行整機(jī)測量過程的控制、故障的自動檢測以及測量結(jié)果的處理與顯示等。

P1口與P2 口被用于施加各種控制信號，其中：P1.0 作為預(yù)置閘門時間的控制線；P1.1作為同部門控制電路的復(fù)位信號線；P1.2用于查詢閘門時間的狀態(tài)線；P1.3作為計數(shù)器復(fù)位信號線。

單片機(jī)內(nèi)部有兩個16位二進(jìn)制定時/計數(shù)器，用做兩個主計數(shù)器的一部分，并通過T0,T1分別與外部事件計數(shù)器和時間計數(shù)器的進(jìn)位端相接。外部的時間計數(shù)器和事件計數(shù)器的測量結(jié)果分別通過擴(kuò)展輸入口與P0口相連。

8155作為單片機(jī)的擴(kuò)展I/O口，主要用來與顯示電路接口， 8155內(nèi)部的14 位計數(shù)器被用來作為本機(jī)的閘門時間計數(shù)器，定時器的輸入信號取自單片機(jī)ALE端；定時器的輸出與單片機(jī)的INT1相連，作為中斷信號。

2.4 顯示部分 大功率電感廠家 |大電流電感工廠