专利名称：一种基于采用锁相环脉冲插值技术的计数器及实现方法
技术领域：
本发明涉及一种计数器，特别涉及一种基于采用锁相环脉冲插值技术的计数器及实现方法。
背景技术：
锁相环脉冲插值技术主要应用在带脉冲输出的流量计标定过程中。在采用容积法(或质量法)标定流量计时，在一定时间内，流过待标定流量计的流体体积可由采集到的脉冲个数换算得到。传统计数器只能计算完整的脉冲信号所代表的流体流量，而不能计算残缺脉冲所代表的流体流量，因此造成了计量误差。收集更多的脉冲数可以减小计量误差。为了保证标定精度，标定期间所需收集的脉冲数的最少数量有一个限制。但是，通常流量计单位体积所产生的脉冲数是有限的。在对于标定大口径、大流量的流量计的情况下，流量标定装置的体积必须足够大，以保证采集到的脉冲数>10000个；同样，对于标定小口径、小流量的流量计的情况下，为了保证采集到10000个以上的脉冲数，标定时间往往相对较长。脉冲插值技术的出现，有效地解决了这个问题。但是采用双计时法和四倍计时法脉冲插入技术实现的计数器，其标定精度受输入脉冲信号的频率和占空比变化的影响较大。
发明内容
本发明是针对现有的流量标定装置标定过程中，标定时间长、标定设备体积庞大，以及标定精度受输入脉冲信号的频率和占空比变化影响的问题，提出了一种基于采用锁相环脉冲插值技术的计数器及实现方法，不仅能保证标定精度，而且可以大大缩短标定时间，缩小标定设备体积，减少输入脉冲信号频率和占空比变化对标定精度的影响。本发明的技术方案为:一种基于采用锁相环脉冲插值技术的计数器，包括门控信号输入及处理电路、流量计脉冲信号输入及处理电路、FPGA可编程门阵列电路、液晶显示器和RS-232串行通信接口， 门控信号经处理电路后输入到FPGA可编程门阵列电路的I/O管脚；被检流量计的脉冲信号，经处理电路后输入到FPGA可编程门阵列电路另一 I/O管脚，FPGA可编程门阵列电路对流量计脉冲信号进行锁相环脉冲插值处理后，输出到液晶显示；同时通过RS-232串行通信接口输出到上位计算机。所述门控信号采用红外光电转换器产生，触发同步计时，同时对被检流量计脉冲进行计数。所述FPGA可编程门阵列电路采用EP2C8Q208系列FPGA。—种基于采用锁相环脉冲插值技术的计数器实现方法，包括基于采用锁相环脉冲插值技术的计数器，具体包括如下步骤:
O门控信号和被检流量计的脉冲信号分别经过门控信号输入及处理电路、流量计脉冲信号输入及处理电路进行滤波、整形、放大后送入FPGA可编程门阵列，FPGA可编程门阵列对数据进行如下处理:
A:进入测周期计数器，在被检流量计输出脉冲信号的一个周期内，对FPGA的标准时钟信号进行计数，计数的量化误差为ΔΙ = ±1，若忽略各种误差，计数值为^:
式中，/。是系统标准时钟频率，/；是流量计输入脉冲频率，系统输入信号周期测量的绝对误差为:
权利要求
1.一种基于采用锁相环脉冲插值技术的计数器，其特征在于，包括门控信号输入及处理电路、流量计脉冲信号输入及处理电路、FPGA可编程门阵列电路、液晶显示器和RS-232串行通信接口，门控信号经处理电路后输入到FPGA可编程门阵列电路的I/O管脚；被检流量计的脉冲信号，经处理电路后输入到FPGA可编程门阵列电路另一 I/O管脚，FPGA可编程门阵列电路对流量计脉冲信号进行锁相环脉冲插值处理后，输出到液晶显示；同时通过RS-232串行通信接口输出到上位计算机。
2.根据权利要求1所述基于采用锁相环脉冲插值技术的计数器，其特征在于:所述门控信号采用红外光电转换器产生，触发同步计时，同时对被检流量计脉冲进行计数。
3.根据权利要求1所述基于采用锁相环脉冲插值技术的计数器，其特征在于:所述FPGA可编程门阵列电路采用EP2C8Q208系列FPGA。
4.一种基于采用锁相环脉冲插值技术的计数器实现方法，包括基于采用锁相环脉冲插值技术的计数器，其特征在于:具体包括如下步骤: O门控信号和被检流量计的脉冲信号分别经过门控信号输入及处理电路、流量计脉冲信号输入及处理电路进行滤波、整形、放大后送入FPGA可编程门阵列，FPGA可编程门阵列对数据进行如下处理: A:进入测周期计数器，在被检流量计输出脉冲信号的一个周期内，对FPGA的标准时钟信号进行计数，计数的量化误差为，若忽略各种误差，计数值为K:
5.在第一次加法运算中，余数为O，加法计数器输出计数值I;除法器的除数是系统输入信号的倍频系数见倍频系数#在程序中设定，是固定值，通常设为100 ;除法器将除法运算的余数送入加法计数器，将整数商在标准时钟信号驱动下送入通用分频器；模#计数器对通用分频器的输出信号/；进行脉冲计数，每计满见模#计数器发出一个控制信号，使加法计数器重载测周期计数值#作为初值；的整数商记为久余数记为见则Γ=;在下一个采样周期内，通用分频器输出#个脉冲，加法计数器的计数值为，《的取值范围为O #_1 ;自适应分频器输出的脉冲频率为:
全文摘要
本发明涉及一种基于采用锁相环脉冲插值技术的计数器及实现方法。门控信号经处理电路后输入到FPGA可编程门阵列电路的I/O管脚，被检流量计的脉冲信号，经处理电路后输入到FPGA可编程门阵列电路另一I/O管脚。FPGA可编程门阵列电路对流量计脉冲信号进行锁相环脉冲插值处理后，输出到液晶显示；同时通过RS-232串行通信接口输出。本计数器能在几十秒或更短标定时间内，以及在流量计脉冲频率为几十或更小时，仍能够满足0.01%的被检流量计脉冲计数精度，使在流量范围较小的标定装置上，标定较大流量的流量计成为可能。锁相环脉冲插值技术，突破了采用双计时法和四计时法要求输入脉冲频率和占空比均匀的局限性。
文档编号H03L7/085GK103248356SQ20131018680
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月20日 优先权日2013年5月20日
发明者沈昱明, 周莹莹 申请人:上海理工大学