专利名称：数字频率测试与发射混合仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数字频率测试与发射混合仪，用于水电站控制领域中的转速测量与试验，数字频率测试与发射混合仪具备测试某交流信号的频率，同时也可产生指定频率的信号输出。该设备采用整形电路单元对输入的交流信号频率进行整形，然后对整形后的信号进行频率测量，同时采用数字技术根据设定要求可以产生指定数字的频率信号。
背景技术：
传统的数字频率测试或频率发射装置采用8位或16位单片微机来实现，外部输入的交流信号经整形电路转换为方波脉冲信号后，送单片机定时计数器中断输入口，完成对交流信号频率的测量。单片机的IO 口或PWM 口在定时器的配合下，产生指定数字的频率信号经功率放大后输出，完成频率信号的发射。8位或16位单片机微处理器用于频率测试和频率发射的定时计数器为16位，频率测试和发射的精度以及测频和发频范围都有待提高。
发明内容本实用新型的目的是设计一种精度高、测频和发频的频率范围宽的数字频率测试与发射混合仪。本实用新型的技术方案本实用新型的种数字频率测试与发射混合仪包括交流信号输入端、信号比较整形电路、信号处理电路、频率输出电路，其信号处理电路采用MCU处理器，交流信号输入端通过耦合变压器与信号比较整形电路连接，信号比较整形电路依次与施密特触发器和D触发器连接，D触发器的输出与MCU处理器连接，MCU处理器的输出与输出驱动器连接，输出驱动器的输出端作为频率发射端；MCU处理器通过总线驱动器、显示驱动器与数码显示器连接。所述的MCU处理器与两个单刀复位按键组成的档位开关连接，同时MCU处理器与 2 4个频率增减步进设置按键连接。所述的数MCU处理器与1个频率测量或者发射功能选择按键连接。本实用新型的优点采用32位ARM7处理器，频率测量精度高，测频和发频的频率范围广，高频可到 1000HZ以上，低频可到0. 01HZ。数字频率测试与发射混合仪功能全，专门针对水电站发电机组自动化控制设计， 可作为机组一次调频试验的专用仪器。

图1是本实用新型的数字频率测试与发射混合仪的控制原理框图。
具体实施方式
[0012]图1是本实用新型的数字频率测试与发射混合仪的电路原理框图本实用新型包括交流信号输入端、信号比较整形电路、信号处理电路、频率输出电路，其信号处理电路采用MCU处理器，交流信号输入端通过耦合变压器与信号比较整形电路连接，信号比较整形电路依次与施密特触发器和D触发器连接，D触发器的输出与MCU 处理器连接，MCU处理器的输出与输出驱动器连接，输出驱动器的输出端作为频率发射端； MCU处理器通过总线驱动器、显示驱动器与数码显示器连接。所述的MCU处理器与两个单刀复位按键组成的档位开关连接，同时MCU处理器与 2 4个频率增减步进设置按键连接。所述的MCU处理器与1个频率测量或者发射功能选择按键连接。本实用新型的工作原理1、频率测量功能输入模拟信号峰峰值IOOmV 150V，首先通过耦合变压器进行隔离，然后采用比较电路进行整形，将其整形成方波。为了强信号与弱信号不相互干扰，经过斯密特触发器进一步整形，施密特触发器用于将信号整形为标准数字信号，并具有一定的去抖动和去毛刺功能；接下来通过一个D触发器进行二分频，整形成0与1的宽度一致的数字信号，避免高低电平时间不一样导致测量误差。整形完成后的信号接入MCU处理器的外部中断系统，夕卜部中断通过边沿触发方式，每次中断记录定时器的值，通过每次之间的差值计算频率，然后将测量完成的信号送入数码管显示。2、频率发射功能本实用新型通过MCU处理器的PWM完成频率发送，PWM输出信号通过输出驱动器提高输出信号驱动能力。MCU选用ARM7处理器，32位计数器，可以提高频率测量精度和范围。输出驱动器采用MOSFET驱动，驱动电流可以达到IA以上。本实用新型的数字频率测试与发射混合仪具有如下功能1)本实用新型采用+24VDC输入，通过MV-5V的DC/DC转化为+5V，本实用新型的内部工作在+5V。2)本实用新型具备频率测量，能测量0. IV 150V AC交流信号频率，频率测试范围为2Hz 999. 99Hz，频率测试分辨率为0. 01Hz。3)本实用新型具备指定数值频率输出功能，输出频率范围为0. OlHz 999. 99Hz， 频率输出信号高电压为+5V，频率输出信号低电压为0V，频率输出分辨率为0. 01Hz，频率输出信号具有典型500mA驱动能力。4)本实用新型具有5个七段数码管显示，当本实用新型处于频率测量功能时，显示测量的频率信号；当本实用新型处于频率发射功能时，数码管显示发射信号的频率。5)本实用新型采用两个单刀复位按键(即不带自锁功能)组成档位开关，用于设置发射频率信号的频率档位，该两个按键称之为发射频率增减档位按键，与后面描述的频率增减步进设置按键配合使用。6)本实用新型具备3个频率增减步进设置按键(单刀单掷开关，带自锁功能)，设置步进分别为0. OlHz, 0. 1Hz, 1Hz, 5Hz (三个开关可以组合出8种状态，该按键与发射频率增减档位按键配合使用。7)本实用新型具备1个频率测量或者发射功能选择按键(单刀单掷开关，带自锁功能)，用于选择工作于频率测量还是发射功能。8)本实用新型采用显示部分的最后一个数码管的小数点位，用于指示设备工作于频率测量或者发射频率。关于程序中MCU处理器的资源分配1)本实用新型的频率测量部分取用了外部中断和计数器1两个硬件资源，外部中断采用边沿触发方式实现程序中断，通过记录两次中断之间计数器1的差值然后确定测量的信号频率，其中计数器1为32位计数器。本实用新型中所采用的MCU处理器为32位ARM7 体系结构，具有较高的运行频率，最高可达到60MHz，相比C51系统而言大大提高了频率测量范围和精度；2)本实用新型的频率发射部分，取用了 MCU处理器的一个32位PWM(脉宽调制) 资源，采用硬件32位PWM技术，提高了频率发射的精度和频率设定分辨率；3)本实用新型中显示系统取用的是MCU处理器的硬件SPI资源，通过静态显示方式，提高了显示的亮度和稳定度；4)本实用新型基于多任务操作系统，该系统取用定时器0资源，通过系统的任务调配，使各功能互为配合有序执行；5)本实用新型所有按键扫描，均占用了系统GPIO(通用输入/输出端口)资源，通过多任务操作系统任务进行实时按键去抖扫描和执行；6)本实用新型系统通过UARTO资源实现程序下载，程序与PC交互调试等功能，程序中固化了交互等调试命令。
权利要求1.一种数字频率测试与发射混合仪，包括交流信号输入端、信号比较整形电路、信号处理电路、频率输出电路，其特征在于信号处理电路采用MCU处理器，交流信号输入端通过耦合变压器与信号比较整形电路连接，信号比较整形电路依次与施密特触发器和D触发器连接，D触发器的输出与MCU处理器连接，MCU处理器的输出与输出驱动器连接，输出驱动器的输出端作为频率发射端；MCU处理器通过总线驱动器、显示驱动器与数码显示器连接。
2.根据权利要求1所述的数字频率测试与发射混合仪，其特征在于MCU处理器与两个单刀复位按键组成的档位开关连接，同时MCU处理器与2 4个频率增减步进设置按键连接。
3.根据权利要求1或2所述的数字频率测试与发射混合仪，其特征在于MCU处理器与 1个频率测量或者发射功能选择按键连接。
专利摘要本实用新型提供一种数字频率测试与发射混合仪，包括交流信号输入端、信号比较整形电路、信号处理电路、频率输出电路，其信号处理电路采用MCU处理器，交流信号输入端通过耦合变压器与信号比较整形电路连接，信号比较整形电路依次与施密特触发器和D触发器连接，D触发器的输出与MCU处理器连接，MCU处理器的输出与输出驱动器连接，输出驱动器的输出端作为频率发射端；MCU处理器通过总线驱动器、显示驱动器与数码显示器连接。MCU处理器还与两个单刀复位按键组成的档位开关连接，同时MCU处理器与2～4个频率增减步进设置按键连接，该按键与档位开关按键配合使用。MCU处理器与1个频率测量或者发射功能选择按键连接。
文档编号G01R1/28GK202221438SQ20112031504
公开日2012年5月16日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者刘立祥, 叶炜, 周国斌, 潘熙和, 王世钦, 陈志 , 黄业华 申请人:武汉长江控制设备研究所