物理参量的数字化测量学习教案

1、物理物理(wl)参量的数字化测量参量的数字化测量第一页，共147页。第1页/共147页第二页，共147页。整形后的被测信号方波通过控整形后的被测信号方波通过控制门进入计数器计数。制门进入计数器计数。第2页/共147页第三页，共147页。放大整形时基电路控制门计数器锁存器译码/显示清 零选 通fx第3页/共147页第四页，共147页。(xnho)的时序关系见图2.1.2。第4页/共147页第五页，共147页。第5页/共147页第六页，共147页。xxNf 第6页/共147页第七页，共147页。才能够保证开门时间的准确性，从而减小该环节引起的测量误差(wch)。第7页/共147页第八页，共147页

2、。大开门(ki mn)时间或将被测信号的频率倍频若干倍，计数之后再减小相同的倍数。第8页/共147页第九页，共147页。第9页/共147页第十页，共147页。 Tx 放大(fngd)整形时基电路控制门计数器锁存器译码/显示(xinsh)清零(qn ln)选通T触发器10r分频第10页/共147页第十一页，共147页。第11页/共147页第十二页，共147页。rrxxfNT10第12页/共147页第十三页，共147页。化误差。第13页/共147页第十四页，共147页。时间间隔转换成脉宽，然后用测量脉宽的方法测量之。第14页/共147页第十五页，共147页。放大整形放大整形或门CK Q JK 计数

3、器锁存器译码/显示上电复位清零控制门5V时钟基准 A B 第15页/共147页第十六页，共147页。隔相等的脉宽，之后问题就转化为测量脉宽。第16页/共147页第十七页，共147页。更直接的结果。rxfNT 第17页/共147页第十八页，共147页。 fA fB 放大整形放大整形控制门计数器锁存器译码/显示清零选通T触发器10r分频第18页/共147页第十九页，共147页。rxNff10AB第19页/共147页第二十页，共147页。计。第20页/共147页第二十一页，共147页。功能数字频率计的可选芯片。功能数字频率计的可选芯片。第21页/共147页第二十二页，共147页。LED数码管。单电源

4、供电，标称值5V，允许波动范围 4.756.0V。第22页/共147页第二十三页，共147页。第23页/共147页第二十四页，共147页。图图2.2.1 ICM7216B的引脚图的引脚图第24页/共147页第二十五页，共147页。芯片引脚连接控制功能pin1pin7(D4)，Hold配合当Hold=“1”时，强迫消隐；当Hold=“0”时，正常显示。pin1pin12(D8)显示器测试，全部笔段及小数点亮。pin1pin6(D2)选择1MHz外接晶振，小数点右移一位，扫描频率仍为500Hz。pin1pin4(D1)外部时钟输入使能。第25页/共147页第二十六页，共147页。号幅值不超过电源电

5、压0.3V(小于VDD+0.3V或VSS0.3V)，否则芯片将损坏。第26页/共147页第二十七页，共147页。芯片引脚连接功 能pin3pin4(D1)频率测量pin3pin12(D8)周期测量pin3pin6(D2)频率比测量pin3pin9(D5)时间间隔测量pin3pin7(D4)单位脉冲计数pin3pin5(D3)振荡器频率自测试第27页/共147页第二十八页，共147页。第28页/共147页第二十九页，共147页。第29页/共147页第三十页，共147页。功 能主计数器参考计数器频率测量(fA)Input A100Hz周期测量(tA)振荡器Input A频率比测量(fA/fB)In

6、put AInput B时间间隔测量(AB)振荡器Input A ，Input B单位脉冲计数(计数输入)Input A无振荡器频率自测试(fOSC)振荡器100Hz第30页/共147页第三十一页，共147页。作为测量结果被锁存并显示，之后计数器被清零并开始新一轮测量。第31页/共147页第三十二页，共147页。第32页/共147页第三十三页，共147页。位置是依据显示kHz读数确定。第33页/共147页第三十四页，共147页。的分辨力为0.1s，0.01s，0.001s和0.0001s。注意：周期测量时，被测信号的最大频率为2.5MHz。第34页/共147页第三十五页，共147页。的频率。第

7、35页/共147页第三十六页，共147页。由主计数器计数，从而测得时间间隔。第36页/共147页第三十七页，共147页。别为10000.0，10000.00，10000.000和溢出。第37页/共147页第三十八页，共147页。(dinrng)电时自动复位，并保证手动复位时的复位脉冲的宽度，确保可靠复位。Reset第38页/共147页第三十九页，共147页。读数错误。在终止测量的同时触发新一次测量。第39页/共147页第四十页，共147页。芯片引脚连接窗口长度/被测信号周期的扩展倍数pin14pin4(D1)0.01s/1周pin14pin6(D2)0.1s/10周pin14pin5(D3)1

8、s/100周pin14pin7(D4)10s/1000周第40页/共147页第四十一页，共147页。示位置与量程(lingchng)及工作模式有关，在10MHz时基频率下小数点的位置见表。第41页/共147页第四十二页，共147页。量程频率测量周期测量频率比测量时间间隔测量单位脉冲计数振荡器频率自测0.01s/1周D2D2D1D2D1D20.1s/10周D3D3D2D3D1D31s/100周D4D4D3D4D1D410s/1000周D5D5D4D5D1D5第42页/共147页第四十三页，共147页。（11）Osc Out（pin26）：振荡器输出端。接晶体振荡器的另一端。第43页/共147页第

9、四十四页，共147页。数据的锁存器不被更新，前一次完整测量的结果将被显示。第44页/共147页第四十五页，共147页。第8位LED显示管的小数点，当该位小数点亮时表示此次测量过量程。第45页/共147页第四十六页，共147页。第46页/共147页第四十七页，共147页。第47页/共147页第四十八页，共147页。50ns应采用单稳态电路将其拉宽。第48页/共147页第四十九页，共147页。关S2为量程选择开关，用于选择需要的量程。第49页/共147页第五十页，共147页。Vss10.1F目的有两个，一是电路通电时自动复位，二是提高手动复位的可靠性。Reset第50页/共147页第五十一页，共1

10、47页。第51页/共147页第五十二页，共147页。第52页/共147页第五十三页，共147页。测得相位差。第53页/共147页第五十四页，共147页。第54页/共147页第五十五页，共147页。 第55页/共147页第五十六页，共147页。第56页/共147页第五十七页，共147页。发器构成的鉴相器。电路如图2.3.2。第57页/共147页第五十八页，共147页。第58页/共147页第五十九页，共147页。Q第59页/共147页第六十页，共147页。第60页/共147页第六十一页，共147页。第61页/共147页第六十二页，共147页。 放大整形放大整形控制门计数器锁存器译码/显示清零选通鉴

11、相器时基电路AB第62页/共147页第六十三页，共147页。rxfNT TT360第63页/共147页第六十四页，共147页。样即可抵消被测信号的频率，从而使测量过程大大简化。第64页/共147页第六十五页，共147页。第65页/共147页第六十六页，共147页。放大(fngd)整形放大(fngd)整形控制门计数器锁存器译码/显示清零选通鉴相器3610r倍锁相倍频电路AB第66页/共147页第六十七页，共147页。限受到锁相环的最高工作频率及倍频倍数的限制。xrN)1(10第67页/共147页第六十八页，共147页。第68页/共147页第六十九页，共147页。越低，它们之间成反比关系。第69页

12、/共147页第七十页，共147页。第70页/共147页第七十一页，共147页。第71页/共147页第七十二页，共147页。第72页/共147页第七十三页，共147页。360ckTnTNxxNnTTck360 第73页/共147页第七十四页，共147页。步和倍数关系。xrNn) 1(10第74页/共147页第七十五页，共147页。鉴相器放大(fngd)整形 放大(fngd)整形控制门计数器锁存器译码/显示清零选通3610r倍锁相倍频电路 A Bn分频2分频 TsTr第75页/共147页第七十六页，共147页。值测量法可提高被测信号的频率上限。第76页/共147页第七十七页，共147页。相器时，两

13、路触发器的传输时相器时，两路触发器的传输时间不一致会导致两路信号的附间不一致会导致两路信号的附加加(fji)相移差，从而产生测量相移差，从而产生测量误差。误差。第77页/共147页第七十八页，共147页。Tt360第78页/共147页第七十九页，共147页。第79页/共147页第八十页，共147页。第80页/共147页第八十一页，共147页。1mcsin)(VVV2mcsinVV 2m1msinsin)(VVV2m1m)(VVVVVm112第81页/共147页第八十二页，共147页。导致测量误差，因此要求两通道放大器的频率特性一致(yzh)。第82页/共147页第八十三页，共147页。第83页

14、/共147页第八十四页，共147页。第84页/共147页第八十五页，共147页。第85页/共147页第八十六页，共147页。第86页/共147页第八十七页，共147页。m1VV )(m2VVmm21)(VVVVVVVm第87页/共147页第八十八页，共147页。第88页/共147页第八十九页，共147页。第89页/共147页第九十页，共147页。第90页/共147页第九十一页，共147页。第91页/共147页第九十二页，共147页。第92页/共147页第九十三页，共147页。第93页/共147页第九十四页，共147页。第94页/共147页第九十五页，共147页。感应电动势的大小与永久磁体的磁感

15、应强度，线圈的匝数，永久磁体靠近齿的距离和转速有关。第95页/共147页第九十六页，共147页。的频率f，就可以测量得到转速。60nzf fn 第96页/共147页第九十七页，共147页。第97页/共147页第九十八页，共147页。平的标准脉冲信号，其频率与转速传感器输出脉冲的频率相同。第98页/共147页第九十九页，共147页。第99页/共147页第一百页，共147页。第100页/共147页第一百零一页，共147页。第101页/共147页第一百零二页，共147页。率放大后，调节电机的转速直至环路锁定在规定的频率上，此时电机的转速稳定在设定的转速上。第102页/共147页第一百零三页，共147

16、页。第103页/共147页第一百零四页，共147页。人们熟知的流量测量的例子。第104页/共147页第一百零五页，共147页。冲信号的频率测量。第105页/共147页第一百零六页，共147页。的转速，便可测量流体的流速，从而测量流量。第106页/共147页第一百零七页，共147页。第107页/共147页第一百零八页，共147页。KfQ 第108页/共147页第一百零九页，共147页。第109页/共147页第一百一十页，共147页。另一方面，测量分辨力也无法提高。第110页/共147页第一百一十一页，共147页。第111页/共147页第一百一十二页，共147页。第112页/共147页第一百一十三

17、页，共147页。第113页/共147页第一百一十四页，共147页。第114页/共147页第一百一十五页，共147页。求信号，通知计算机本次测量完成可以取走测量结果。第115页/共147页第一百一十六页，共147页。mL/s。第116页/共147页第一百一十七页，共147页。一种为增量式编码器。第117页/共147页第一百一十八页，共147页。数电路，测量原理框图如图2.6.1。第118页/共147页第一百一十九页，共147页。第119页/共147页第一百二十页，共147页。参考点位置（转角的测量零点）。第120页/共147页第一百二十一页，共147页。第121页/共147页第一百二十二页，共1

18、47页。后的区别。辨向逻辑与计数电路如图2.6.3所示。第122页/共147页第一百二十三页，共147页。第123页/共147页第一百二十四页，共147页。第124页/共147页第一百二十五页，共147页。第125页/共147页第一百二十六页，共147页。因此实际上ICL7106的输入是Vb的平均值。第126页/共147页第一百二十七页，共147页。第127页/共147页第一百二十八页，共147页。%1 . 0001. 01000DbREFNNNVV b10b0bbd1d11VTTtVTtVTVTT 第128页/共147页第一百二十九页，共147页。第129页/共147页第一百三十页，共147页。第130页/共