基于EPM240和MSP430的等精度频率计

为提高信号频率的测量精度,设计了基于EPM240和MSP430的等精度频率计,包括恒温晶振、等精度计数单元和频率计算显示单元。该等精度频率计以CPLD（Complex Programmable Logic Device)芯片EPM240T100C5和单片机MSP430F149为核心,YM1602为液晶显示模块,单片机启动CPLD完成等精度计数后读取计数值进行频率计算并显示。理论计算及实际测试结果表明,该频率计的量程为0.5 Hz～10 MHz,全程测量相对误差小于2×10^-8,满足项目中的测频要求。     

基于游标法的高精度测频系统设计

为了有效地改善传统测频方法精度低、误差大的问题,提出了一种基于多周期分频段测量法与双游标法相结合的高精度测频方案。可对0.1 Hz—5 MHz范围内的频率信号进行测量。系统通过在Quartus II中用VHDL语言编写脉冲计数及控制模块,并在FPGA芯片内植入NIOS II软核处理器作为系统的控制核心,完成对惯导组件输出的频率信号进行测量。并将测量结果传至上位机进行处理和显示。实验结果表明,系统具有较高的测量精度。同时由于采用软核处理器,大大降低了成本,具有很好的实用价值。     

基于FPGA／SOPC—Nios Ⅱ的频率计数器设计

本设计以Altera FPGA系列Cyclone EP1C6Q240器件为载体,通过SOPC技术构建嵌入式软核Nios Ⅱ处理器平台,运用VHDL语言设计计数模块,利用等精度测量技术完成对1Hz～100MHz周期信号的精度为8×10^-6的周期和频率的测量,同时采用闸门测量技术完成脉宽、占空比的测量,重点介绍了等精度计数模块与SOPC技术的设计与实现的方法．     

100MHz数字频率计的设计

100MHz数字频率计用VHDL语言编程设计,主要由五个模块组成,分别是测频控制信号发生器、十进制计数器、32位锁存器、分频器、动态扫描译码驱动器模块五部分构成。选用分频器将工作时钟分频后,用测频器测频,将被测频率信号经脉冲整形电路后作为计数器的计数脉冲,加入计数器的输入端,测量一定闸门时间内被测信号的脉冲个数,并将其计数值锁存进锁存器中,最后通过动态扫描译码器读出数值,该频率计精度高,可用于频率测量、机械转速测量等领域。     

数字化时差法超声采集卡设计与实现

为满足工程需要,研制出一种数字化、四通道、时差法超声采集卡。本采集卡中的关键研究方法和结果由三部分组成:首先,数模转换模块选用TLC5620,输出DC电压0~2.5V可调、精度0.01V,提供超声接收电路压控放大的压控信号;其次,门控模块选用CPLD的门控模块,门控范围1~127μs,精度0.5μs,提供回波的门前沿和门宽控制信号;最后,时间测量模块选用TDC-GP1,测量范围0.1μs~1.6ms、分辨率125ps,实现超声发射与接收信号的时差测量。实测表明:本采集卡能满足透射时差法超声无损检测的要求,并可为其工程应用提供平台。     

基于等精度测量原理频率计的设计与实现

以单片机为核心控制器件,采用等精度同步测量技术,设计了具有量程自动切换功能的频率计.在阐述系统工作原理和构成的基础上,对系统的测量误差进行了分析.实际测量结果表明:该频率计可以实现对频率范围0.1 Hz～30 MHz的信号进行频率测量,测量精度在0.01％以内,且不随被测信号频率的变化而变化.     

电子计数法测频提高测量精度的分析

本文通过误差分析,说明电子计数法直接测频和通过测周期得到频率的两种方法,其测量精度主要取决于被测信号与闸门信号不相关引起的量化误差.虽采取相应的措施,可在一定的条件下提高测频精度,但受到各种条件的限制,难以实现宽频带、高精度测量.而在直接测频基础上发展的多周期同步测频方法,由于闸门与被测信号保持同步而消除了对被测信号计数所产生的±1个字的量化误差,实现了频带内的等精度和高精度测频.     

一种高精度频率测量的研究与实现

通过对直接频率测量、等精度频率测量的测频误差及产生原因的分析,并根据周期性信号之间的规律性相位差变化的特性提出了一种实现高精度频率测量的具体实现方案,重点讨论了周期性信号的同步检测、高精度频率测量原理以及测量误差,对主要模块用MAX＋plus Ⅱ软件进行了仿真并给出了仿真波形,对测试的误差也作了一些探讨。     

基于单片机和CPLD的数字频率计设计

介绍了以89552单片机和复杂可编程逻辑器件（CPLD）为核心的数字频率计的设计．利用CPLD来实现频率、周期、脉宽和占空比的测量计数;采用单片机完成测试控制、数据处理和显示输出．同时,运用等精度的设计方法,克服了基于传统测频原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而降低的缺点．实验结果表明,所设计的数字频率计性能稳定、测量精度高．     

基于单片机多路等精度频率计设计

设计了一种以AT89C51单片机为核心的多路等精度频率计.介绍了多路等精度频率计的频率测量方法,针对多路频率测量需要,通过对不同频率段信号进行分频处理,结合使用AT89C51单片机内计数器,实现了多路频率等精度测量.采用模块化设计思想,硬件电路包括信号选择电路、整形电路、分频电路及显示电路;软件包括频率测量模块及显示模块.     

单信标导航信号检测方法研究

单信标导航方法利用单一信标发射信号,在UUV端接收,通过对信号发射和接收之间的传输时间差的测量换算得到与信标的距离,再加上航行器的运动参量信息对当前位置进行解算。传输时间的测量采用同步方式,其中涉及到UUV与信标基时钟的对准、信号采集窗口的自适应调整、以及ToA的检测问题。ToA的检测方法在提高导航定位精度方面是一个十分关键的因素。为了简化系统,测距采用不带编码的信号。传统的在时域内通过阈值检测ToA的方法在水下无法使用,因为信号会淹没在复杂的噪声环境中。提出了运用短时傅里叶变换（STFT）的方法在时频域内对ToA进行检测,并设计了相应的信号波形。仿真结果表明该办法有效、可行。     

基于MSP430单片机的BUCK型数字电源设计与实现

提出一种基于MSP430单片机的BUCK变换器数字电源,开关频率为80KHz,效率在70%以上。用MSP430单片机内部自带的A/D对输出电压进行测量,与设定值进行比较,比较结果控制P-MOSFET栅极驱动PWM(脉冲宽度调制)波的占空比,电压值可通过按键设定,实现输出电压的数字化控制,并加外围的欠压及过流保护、电流测量等电路构成小型高效率的数字电源。     

双丝脉冲MAG焊的焊接稳定性

针对双丝焊中焊接稳定性差的问题,搭建了双丝脉冲熔化极活性气体保护电弧焊（MAG焊）焊接系统,利用LabVIEW信号采集系统和高速摄像系统采集焊接过程中焊接电流和电弧电压波形,并同步拍摄电弧形态和熔滴过渡过程．选取后丝一个周期内电流峰值为表征参量对其进行方差分析,研究前后丝沿焊接方向间距对焊接过程稳定性的影响;利用离散傅里叶变换的方法对电信号进行功率谱分析,研究后丝预设峰值电压对焊接过程稳定性的影响．结果表明：双丝间距对稳定性的影响主要是由于两电弧间电磁力的作用,间距控制在12mm以内或30mm以外时,焊接过程稳定性较好,在20mm左右易发生断弧;后丝电源峰值电压预设为32．5v时焊接过程稳定性较好,偏小易发生短路,偏大有断弧现象发生．     

基于DSP的JPM-1型质子磁力仪研制

为提高传统质子磁力仪综合性能, 同时为研制Overhauser磁力仪提供参考依据, 设计了基于数字信号处理器（DSP: Digital Signal Processor）TMS320F2812研制的JPM-1型质子磁力仪。该磁力仪以DSP为核心实现质子旋进信号的采集和处理, 采用基于DSP的软件过零数频算法计算旋进信号频率。分析了探头初始信号强度, 并通过建立仪器噪声模型分析了仪器噪声。野外测试结果表明, 该磁力仪探头信号初始幅度约为0.4 μV, 初始信噪比为32 ∶1, 灵敏度为0.27 nT。     

Current measurement by real-time counting of single electrons

The fact that electrical current is carried by individual charges has been known for over 100 years, yet this discreteness has not been directly observed so far. Almost all current measurements involve measuring the voltage drop across a resistor, using Ohm's law, in which the discrete nature of charge does not come into play. However, by sending a direct current through a microelectronic circuit with a chain of islands connected by small tunnel junctions, the individual electrons can be observed one by one. The quantum mechanical tunnelling of single charges in this one-dimensional array is time correlated, and consequently the detected signal has the average frequency f = I/e, where I is the current and e is the electron charge. Here we report a direct observation of these time-correlated single-electron tunnelling oscillations, and show electron counting in the range 5 fA-1 pA. This represents a fundamentally new way to measure extremely small currents, without offset or drift. Moreover, our current measurement, which is based on electron counting, is self-calibrated, as the measured frequency is related to the current only by a natural constant.     

0～±180°相位差测量电路的组成与应用

一种用异或门及D触发器组成的0～±180°相位差测量电路,能够测量两个同频率的交流量的相位差及其相位关系。该电路可应用于并联逆变器恒反压时间的调频控制。     

心电信号采集的模拟前端集成电路设计

基于 SMIC 0．18μm 1 P6MCMOS 混合工艺设计了一种适用于心电信号采集的模拟前端集成电路,主要由前置放大器、带通滤波器、工频滤波器及后级放大器等组成。通过采用低噪声前置放大器技术,有效地改善了模拟前端集成电路的信噪特性;通过采用陷波器技术,有效地抑制了50 Hz 工频干扰信号。模拟前端集成电路获得了43．44 dB的中频增益以及通带为0．0956—107．3 Hz;在0．1 Hz 与 100 Hz 频率处,模拟前端集成电路分别获得15．1μ槡V ／ Hz与745 nV ／ Hz的等效输入噪声电压;在1．8 V 电源电压条件下,模拟前端集成电路的静态功耗仅为槡912．5 nW。仿真结果表明,所设计的模拟前端集成电路适合于心电信号采集要求。