計數信號同步式無隙計數器的製作方法

2023-07-21 08:57:16 3

專利名稱：計數信號同步式無隙計數器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種計數信號同步式無隙計數器，是一種可以完成任意設定次數的連續無間隙計數器，也是一種可以完成任意設定時間間隔的周期採樣計數裝置。
現有的頻率測量裝置分為有隙計數和無隙計數。有隙計數常會將間隙內的信號丟失。無隙計數器利用雙穩態迴路形成兩個相對連續的門開啟時間來分別計數，這種無隙計數方法也已智能化。但是這種無隙計數器，在雙穩電路翻轉產生換路計數的瞬間其計數狀態是不穩定的，即可能丟計一個，或可能多計一個，影響了精度。
本發明的目的是針對無間隙計數裝置在雙穩電路翻轉時換路計數時可能引起的丟計或多計現象，設計一種計數信號同步式全部連續無隙計數裝置，使在換路計數的瞬間既不多計一個，也不少計一個。
本發明設置下列組成部分IC1-計數通道控制迴路，用以控制本發明的兩個計數通道，即計數通道1和計數通道2交替進行測量;IC2-計數通道轉換觸發迴路，用以接收自然數分頻迴路的信號，同時發出信號控制計數通道控制迴路IC1;IC3-延時迴路，和放大器整形迴路相接，使一路計數信號延時為一額定時間後送入計數通道控制迴路;IC4-放大整形迴路，使被測的計數信號經整形後形成了兩路互為反相的窄脈中，兩路脈衝的幅值和寬度均相等，一路a和延時迴路(3)相接，另一路a直接和計數通道控制迴路(1)相接，IC5、IC6-計數通道1及計數通道2;IC7-採樣電路，和計數通道1和計數通道2及微計算機CPU相連;IC8-時鐘源;IC9-自然數分頻電路，和單片微機相接，可形成任意設定的閘門及任意信號周期數測量;IC10-微計算機，和自然數分頻電路IC9、採樣迴路IC7、計數通道控制迴路IC1相接;IC11-控制鍵盤;IC12-數碼顯示電路。
本發明的方案是被測信號A經整形放大迴路後形成了兩路幅度和脈寬相等的互為反相的脈衝信號a和a，a信號送入延時迴路經一額定時間延時後作為b信號送至計數通道控制迴路IC1，a信號直接送入計數通道控制迴路IC1作為同步信號，由微機控制自然數分頻電路IC9進行預測的周期個數或所需的閘門時間，及控制自然數分頻電路IC9按要求進行分頻的循環。同時單片微機又控制計數通道控制迴路。自然數分頻電路每完成一次分頻的循環時，發出一個脈衝，此脈衝分兩路一路進入計數通道轉換觸發迴路IC2轉換成信號C;另一路進入計算機，用以控制採樣迴路。經由計數通道轉換觸發迴路IC2的信號C和計數同步信號a共同作用計數通道控制迴路的結果，使計數通道1或計數通道2由原來的停止狀態變為計數狀態，或由原來的計數狀態變為停止狀態，單片微機將計數通道控制迴路IC1的信號和自然數分頻電路的信號後去控制採樣迴路，去採計數通道1或是計數通道2的樣，將採的樣和本通道上次採樣值相減即為本計數通道計數之值。
本發明的要點是在同步信號a和由計數通道轉換觸發電路產生的信號C的共同作用下，在特定的a、b信號的時序關係條件下，計數通道控制迴路改變原來的工作狀態，使控制計數通道1或2的工作狀態或停止、或計數，計數通道控制迴路的兩個輸出端向相反方向變化時，總在信號b為高電平時發生，所以在變化時不影響計數通道1或2的輸入信號做任何改變，因此既可以做連續測量，也不會在閘門信號C的作用下引入連續測量誤差，即在門控電平轉換時間內不會引起測量誤差。
下面結合附圖詳細說明

圖1為本發明的原理圖。
圖2為本發明計數通道控制迴路的線路圖。
計數通道控制迴路可由三個或非門IC1-1、IC1-3、IC1-4及一個D觸發器IC1-5及一個或門IC1-2及微分電路C1、C2、R1、R2組成，被測信號經放大整形後一路經延時迴路延時後送入或非門IC1-3、IC1-4，另一路未找延時的a信號直接和或非門IC1-1相接。由自然數分頻電路IC9來的信號進入計數通道轉換觸發電路IC2後產生觸發信號C。計數通道轉換觸發電路IC2可以是D觸發器，或門IC1-2的兩個輸入端和微分電路相接，輸出端和或非門IC1-1及D觸發器IC2(計數通道轉換觸發迴路)相接。計數通道轉換迴路的兩個輸出端Q1、Q2和微計算機相接。
圖3、圖4是a、b、c、d、e、f及Q1、Q2信號位置圖。圖3為最高計數頻率時a、b、c、d、e、f、Q1、Q2信號位置圖，圖4為頻率降低時信號位置圖。
信號a、b互為反相，滯後時間由延遲迴路決定。C信號是由自然數分頻迴路作用於計數通道轉換觸發迴路後產生的。t1為C信號第一次到達時間，此時和a信號同時進入IC1-1或非門，a信號為高電平，C信號不能改變計數通道控制迴路的工作狀態。當信號a為低電平時，a信號、C信號使Q1和Q2工作狀態各自向相反的方向變化，且變化時刻恰好是在b信號的高電平區，由於b信號處於高電平時Q1和Q2變化，所以不會影響計數通道1和計數通道2的輸入信號e、f。C信號的第二次到達時間為t4，a信號為低電平，a、c共同作用於IC1-1，t4和t5期間內所形成的脈寬期間積累的能量，正是可以使計數通道控制迴路改變狀態的最小能量。C信號再滯後於a信號一些，計數通道控制迴路的工作狀態也不會改變。從上述可以看出，Q1、Q2如改變必定在b信號處於高電平區。d信號是由Q1、Q2變化而引起的，C信號的上升沿是由d信號作用而得的。計數的閘門時間應是t1和t4的時間差，如無同步信號a的作用時，t2和t6之差為計數時間，由於t1-t2＝t4-t6，所以t1-t4和t2-t6相等。由於同步信號a的作用，本無隙計數器的計數的有效時間應為t3-t6，從圖3和圖4中已明確表示出t3-t6的時間範圍內和t2到t6的時間範圍內計數的數值是相等的，如e、f信號所示，所以本發明由於採用了計數信號同步的方法，做到了既能連續無間隙的測量又不丟失一個或多計一個頻率數。
本發明利用自然數分頻電路和微計算機來任意設定測量次數及任意設定時間間隔的周期採樣計數測量。
作周期採樣測量時，被測信號B直接插入自然數分頻電路IC9。A作參考信號，和時鐘源接入放大整形迴路IC4。
權利要求
1.計數信號同步式無隙計數器，包括微計算機IC10、兩個計數通道IC5和IC6(計數通道1和計數通道2)、採樣迴路IC7、時鐘源IC8，其特徵在於上述無隙計數器的被測信號和放大整形迴路IC4相接，放大整形迴路IC4有兩個輸出端，輸出兩個互為反相的同幅同寬脈衝，兩個輸出端中的一個通過延時迴路IC3和一計數通道控制迴路IC1相接，另一輸出端直接和上述計數通道控制迴路IC1相接作為輸出同步信號用，計數通道控制迴路IC1有兩個輸出端分別和二個計數通道IC5和IC6相接，計數通道控制迴路IC1還有兩個輸出端和微計算機IC10相接，微計算機IC10有一輸入端和採樣迴路IC7相接，微計算機IC10的輸出端和一自然數分頻迴路IC9相接，信號B和時鐘源IC8和上述自然數分頻電路IC9相接，自然數分頻迴路IC9的輸出端有兩個，一個輸入微計算機，另一個和一計數通道轉換觸發迴路IC2相接，用以產生觸發脈衝，計數通道轉換觸發脈衝IC2和計數通道控制迴路直接相接。
2.根據權利要求1所述的計數信號同步式無隙計數器，其特徵在於上述計數通道控制迴路由三個或非門IC1-1、IC1-3、IC1-4及一個D觸發器IC1-5和一個或門IC1-2及微分電路C1、C2、R1、R2組成，或非門IC1-3、IC1-4一端和延時迴路IC3相接，另一端分別和兩個計數通道相接，或非門IC1-1直接和放大整形迴路相接，或門IC1-2的兩個輸入端和微分迴路C1、R1及R2、C2的公共點相接，一個輸出端和或非門IC1-1及上述計數通道轉換觸發迴路IC2相接，上述通道控制迴路的兩個輸出端Q1接在D觸發器IC1-5和或非門IC1-3及C2的公共點上，Q2接在D觸發器IC1-5和C1及或非門IC1-4的公共點上，Q1、Q2和計算機相接。
全文摘要
本發明為一計數信號同步式無隙計數器。由自然數分頻電路、計數通道控制迴路、放大整形迴路和延時迴路及時鐘源、微計算機和兩個計數通道組成。利用計數通道控制迴路中引入的計數同步信號，使得在計數閘門轉換瞬間既不多計一個信號，也不少計一個信號。本發明具有連續無隙計數的功能及周期和任意多周期測量的功能，還可任意設定測量次數和周期間隔採樣測量。
文檔編號H03K23/40GK1064155SQ9210192
公開日1992年9月2日 申請日期1992年3月21日 優先權日1992年3月21日
發明者鄒清環, 張德亮 申請人:寧夏回族自治區計量研究所