一种提高测量周期准确度的方法

　　一、概述

　　频率或周期的测量,是通过放大限幅,整形成脉冲量后来测量的。在测量过程中从第一个被测量信号脉冲计数开始到最后一个被测量信号脉冲计数结束,它们之间没有同步关系,所以计数时就会产生±1的计数截断绝对误差,这是一种原理性误差,常称为量子(化)误差。

　　要想解决量化误差,有很多方法。诸如,通过软件可把测得的数据结果,进行实时或准实时处理。例如单位换算、重新标定、误差修正以及把结果转换成希望显示的形式和格式等,还可通过多次测量、记忆存储,再作平均值计算等处理,这些都是通过设计软件算法进行修正。下面介绍采用8253可编程的定时计数器来提高测量周期准确度的方法。

　　二、利用8253实现精确测量周期

　　1·8253的主要功能

　　8253为可编程的定时计数器集成芯片,其片内有3个独立计数通道,每个通道均为16位计数器,其计数速率可高达2·6MHz,并且可编程6种不同的工作方式:方式0为计完最后一个数时中断;方式1为可编程单拍脉冲;方式2为速率发生器;方式3为方波速率发生器;方式4为软件触发选通;方式5为硬件触发选通。其所有的输入输出都与TTL兼容;可直接与单片机接口。

　　每个定时计数器都有:

　　①CLK:时钟输入引脚。对输入的脉冲进行计数,这个脉冲可以是均匀的、连续的、周期的,也可以是不均匀的、断续的、非周期性的。

　　②GATE:门控脉冲输入引脚。这是外部控制计数器工作脉冲输入引脚,“0”禁止计数器工作,“1”允许计数器工作。

　　③OUT:计数到零或者定时时间到脉冲输出引脚。

　　2·实现方法

　　如图1所示,该电路充分利用8253的3个独立计数通道,巧妙地运用其不同的工作方式,实现了准确的测量周期。

　　为了便于分析,其原理框图(图2)示意如下:

　　首先将计数器2编程为方式3的工作方式,即为方波速率发生器工作方式,GATE2门控端常接高电平+5V(置“1”),这样允许计数器2上电时就开始计数。被测量信号由CLK2端输入,当计数器2计数计满时,其输出端OUT2的输出反转,其经过非门加在计数器0的GATE0门控端,该信号为高电平。这时计数器0便开始计数,标准时钟源为2MHz。当计数器2计数再次计满时,其输出端OUT2的输出再次反转,这时计数器0的GATE0端的信号变为低电平,计数器0停止计数。

　　以此类推,当计数器0的计数计满时,其输出端OUT0的输出反转,它将作为计数器1的输入时钟,计数器1开始计数。计数器1编程为方式0的工作方式,即为计完最后一个数时产生中断。

　　各计数器的测试信号的波形关系如图3: