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楼主: machao

高手练手题--频率计设计 [2年后再次孤独求败]

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发表于 2015-7-12 22:11:08 | 显示全部楼层
machao 发表于 2015-7-8 15:27
以这个为例,“基恩士KVN60  定时变频   周期为1MS”

1/ 方波最高频率 1M  最低100Hz

这个频率精度   由单片机的内部时钟结构决定的。
就像你说的  1m 到下一个阶梯 步长为19.61K ,这个步长暂且不谈,先假设高细分步进伺服不会因为这个步进影响,你用普通的RISC芯片也达不到那种效果,
这里举个例子小日本的MCX414  在任何速度时可达到1/1000的速度精度(芯片内有特殊的补偿算法),使用普通芯片是达不到这个精度
所以在这里,只要改变 频率  脉冲计数 就算实现了。
加减速算法用这个公式

这个命题 最关键是处理三个问题 1、脉冲计数(一个都不能少)
                                            2、加减速(加减速必须平滑,我用以上公式,步进运行得非常好)
                                            3、运算速度(CPU还要处理其他事物,如串口不能丢包等)
使用DMA只是一个提示,我实际项目中没有使用DMA

 楼主| 发表于 2015-7-13 00:32:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 machao 于 2015-7-13 00:36 编辑
hmd420304805 发表于 2015-7-12 22:11
这个频率精度   由单片机的内部时钟结构决定的。
就像你说的  1m 到下一个阶梯 步长为19.61K ,这个步长 ...


弱弱的问一下,您在作这个项目,不是使用普通的MCU吧?既然您知道用”普通的RISC芯片也达不到那种效果”,还要问我方案,您是让我用手枪把飞机打掉? 俺”服了“。

既然使用通用MCU根本作不到任意频率的方波输出,那么其它都免谈。这点我在开始就已经明确的提到了。

一会是分时变频,一会是分段变频,现在又回到每个脉冲都要变频,那么您在做的是那种变频? 不管哪种方式变频,就算CPU能来得及算出第n个脉冲的频率(比如预先算好放在表里直接查表),但没法产生有什么用?还是输出一个能产生的,频率最靠近计算频率的方波输出,总是要有个说法吧。

您在做的频率改变的精度是多少?1HZ?100HZ?

看您胸有成竹的口气,提及了那么多的国外产品,那么应该是有办法的。能介绍一下让我和大家学习学习吗?不过如果属于商业机密,也就不难为了。


发表于 2015-7-13 08:07:10 | 显示全部楼层
mark,,,,,,,,,,,
发表于 2015-7-14 15:36:59 | 显示全部楼层
真心从这贴学到不少东西,赞一个。
如果能用AD采样、被测频率是稳态的话,鄙人正好做过一个需求类似的项目,低成本高精度、对计算延时不敏感的频率测量
大体思路是,目标信号兵分两路:一路整成方波后进定时器测量频率的基本值(有一定误差)
另一路经过简单无源低通滤波、用AD采样后,做频域变换,计算出误差值,两者结合就能达到较高的精度
前边大家都很熟悉了,重点是后边的变换域处理。一般应用要求采样率大于2x目标频率,且目标频率就是信号频率,这对采样要求很高
但在这里由于只是计算误差,因此目标频率有误差频率的若干倍即可,例如频率误差在+/-1KHz,那么有4KHz-6HKz的采样速率便够用
按常规思路,我计量2MHz的信号,你用6KHz采样,已经混叠的爹都不认识了,还能分析出啥?
其实这里恰恰就是利用混叠,有点类似于除法计算:定时器方式得到的是整数部分,变换域算法得到的是小数部分,二者发挥各自的长处
当然,那个项目中的目标信号是正弦波,频谱比较纯净,如果是方波的话,在无源滤波上需要调校一下
另外,适当提高采样率也能够减少混叠,例如提高到60KHz,一下高出一个数量级,当然计算延时也会增大
而且,这个级别的采样率,即使没有AD,用Delta-Sigma方式等效实现应该也没啥问题
不知道是否跑题,算是给大家分享另一种思路吧。
发表于 2015-8-12 20:58:49 | 显示全部楼层
今年电子竞赛就出了频率计啊!
发表于 2015-8-12 21:13:47 | 显示全部楼层
machao 发表于 2015-7-13 00:32
弱弱的问一下,您在作这个项目,不是使用普通的MCU吧?既然您知道用”普通的RISC芯片也达不到那种效果” ...

这个以前我用CPLD做过,低频测周期,高频测频率,CPLD端口设置成施密特触发输入,做出来精度还是不错的,EPM240也不算贵
发表于 2015-8-13 00:23:14 | 显示全部楼层
高手过招啊
发表于 2015-8-13 08:36:47 | 显示全部楼层
巧了,最近做开发发现很到东西都用到频率,这是以前没有遇到的问题
发表于 2015-8-13 08:58:17 | 显示全部楼层
有没朋友做过类似HP53132那种,一秒出12位或者更多位数的频率计。
或者是那种测量灵敏度超高的频率计,在50M-3G范围内灵敏度达到-73dBm(0.1mV)的频率计,用于非接触式频率测量。
发表于 2015-8-13 10:10:28 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2013-6-8 16:13
呵呵,激将法没用的,我犯不着为了一句“不服气可以试试”去做一个对我来说连玩的价值都没有的东西。高射 ...

前段时间我做了一个。stm32+epce6+tdc-gp22。目前大概能出10位/s。tdc-gp22作为interopator好像是用的45ps分辨力模式。没有自己搭模拟电路。

模拟前端只是简单的使用了74lvc1g14,fpga综合出来应该可以直接测到200M以上。

目前主要是想降低系统的噪声。参考和被测都接双槽恒温晶振,周期的stdev测出来大概在40ps左右。

下一步准备折腾模拟前端,比较器准备用ECL的,这玩意不熟。
发表于 2015-8-13 10:21:29 | 显示全部楼层
h572 发表于 2015-8-13 08:58
有没朋友做过类似HP53132那种,一秒出12位或者更多位数的频率计。
或者是那种测量灵敏度超高的频率计,在50 ...

12位/s有点难度。后面那个应该不难啊。你那个diy的分频器估计都行吧
发表于 2015-8-13 11:12:48 | 显示全部楼层
哈哈,当年应该是96,或97年全国电子设计竞赛就是这个题目,我有幸参加了一下,用洞洞板子,全数字电路,全部现场制作,没有一颗cpu,外部三极管,fet放大电路(没用到运放),加一个大大的旋转拨码开关,实现了频率计+占空比+周期显示,具体题目咋样,还真忘记了,实际测试效果还不错,准确度完完全全没问题,好像拿了省里二等!
时间太早了,没有相机,电脑也少,画图纸还是用dos下的tanggo,protel的前身,所以没留下任何纪念品!
当年有大学猜到这个题目,早就做好FPGA的板子比赛了,我们的东西跟他们比,美观性差异太大,哈哈,焊接我死去活来的。
发表于 2015-8-13 11:38:03 | 显示全部楼层
叹!想口气看完不容易啊,看了一半想问问一定要计数加计时的方式来弄不?我想不用计数直接计时也可以完成,精度还不知道,前一些时间玩一下51测试CPU风扇里的转数。
发表于 2015-8-13 11:44:20 | 显示全部楼层
补充一下,不使用特定IO口功能,随意一个IO口都可以测量。
发表于 2015-8-13 17:30:25 | 显示全部楼层
freshuman 发表于 2015-8-13 11:44
补充一下,不使用特定IO口功能,随意一个IO口都可以测量。

呵呵 你用嘴做的吧
发表于 2015-8-13 22:56:12 | 显示全部楼层
machao 发表于 2015-6-29 22:46
1.3        多周期法
多周期测量法是在测周法基础上演变过来的,也称为多周期同步测量法或等精度测量法。其实它的 ...

从该楼可以看出老马同志对于等精度和双等精度测频的原理,理解的不怎么样.等精度测频需要随便给一个1秒左右宽的脉冲,由FX或者FS去自己产生同步的脉宽信号!
发表于 2015-8-13 23:00:28 来自手机 | 显示全部楼层
等精度就是用被测信号去同步闸门信号。
发表于 2015-8-13 23:10:09 | 显示全部楼层
你说的没有错!就是FX.但是也要先给出一个1S左右的脉宽信号,否则它同步谁去?
发表于 2015-8-13 23:41:12 | 显示全部楼层
你说的没有错!就是FX.但是也要先给出一个1S左右的脉宽信号,否则它同步谁去?
发表于 2015-8-13 23:50:41 | 显示全部楼层
你说的没有错!就是FX.但是也要先给出一个1S左右的脉宽信号,否则它同步谁去?
发表于 2015-8-14 23:17:36 | 显示全部楼层
lllaaa 发表于 2015-8-13 10:21
12位/s有点难度。后面那个应该不难啊。你那个diy的分频器估计都行吧

是很难,高灵敏度的频率计和接收机差不多了,然后就是一个频谱的架构,
成本直线上升。。。
 楼主| 发表于 2015-9-8 21:39:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 machao 于 2015-9-8 21:41 编辑
yxw_bob 发表于 2015-8-13 22:56
从该楼可以看出老马同志对于等精度和双等精度测频的原理,理解的不怎么样.等精度测频需要随便给一个1秒左 ...


请仔细看一下原帖:3个等精度测频的要点在那个帖子的最后明确的写出了,哥们体会一下,应该是正确的。被测信号的频率用Fx表示,基准时钟信号频率Fs

“总结一下,实现多周期等精度测量的要点有:⑴要根据被测信号的频率高低选择合适测量周期个数N,使得N个周期时间长度达到(或稍微超过)1秒;⑵计数门控信号必须严格与确定的N个被测信号周期同步;⑶基准时钟信号频率满足Fs>>Fx,且精准度要高”
发表于 2015-9-17 09:43:12 | 显示全部楼层
“总结一下,实现多周期等精度测量的要点有:⑴要根据被测信号的频率高低选择合适测量周期个数N,使得N个周期时间长度达到(或稍微超过)1秒;⑵计数门控信号必须严格与确定的N个被测信号周期同步;⑶基准时钟信号频率满足Fs>>Fx,且精准度要高”
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;⑶基准时钟信号频率满足Fs>>Fx,且精准度要高
当Fs的频率高于一定值时,就不需要满足‘Fs>>Fx’这个条件!!
例如:如果需要测量精度优于1PPM,则Fs>1MHz即可;如果需要测量精度优于0.1PPM,则Fs>10MHz即可;依次类推。
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