JPH0530772U - 周波数信号測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】マイクロプロセッサの負担を軽減し、低い周波
数信号から高い周波数信号間での広い範囲で、精度の高
い周波数測定を行うことができるようにする。 【構成】測定すべき周波数信号が印加されるイベントカ
ウンタ３と、ラッチ機能を持つタイマカウンタ２と、イ
ベントカウンタ３からのカウンタ値とタイマカウンタ２
のカウント値とを定周期で読込むマイクロプロセッサ１
とを備え、マイクロプロセッサ１は、前回に読込んだイ
ベントカウンタ３からのカウンタ値（Ｎｏ）、タイマカ
ウンタ２のカウント値（Ｍｏ）と、今回読込んだイベン
トカウンタ３からのカウンタ値（Ｎ１）、タイマカウン
タ２のカウント値（Ｍ１）とを用いて、所定の演算を行
って測定すべき信号の周波数（Ｆｉ）を求めるように構
成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、パルス信号を出力する流量計や速度計等からのパルス周波数信号を 入力とし、その周波数を測定するための装置に関し、さらに詳しくは、マイクロ プロセッサを用いてパルス周波数の測定を行うものであって、マイクロプロセッ サの負担を軽減し、高い精度で周波数の測定を行えるようにした周波数信号測定 装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４および図５は、マイクロプロセッサを用いた従来の周波数信号測定装置の 構成概念図である。 図４のものは、マイクロプロセッサ１と、これに接続されるタイマカウンタ２ とで構成したものであって、マイクロプロセッサ１は、測定すべき入力パルス（ 周波数信号）を入力し、パルスのエッジを検出するごとにタイマカウンタ２の値 をラッチするようになっている。そして、パルスのエッジを検出した後に割込み 処理にて、タイマカウンタ２の値を読み、前回の値との差を演算する。この差を パルス周期として測定した値とする。 図５のものは、マイクロプロセッサ１とこれに接続されるイベントカウンタ３ とで構成したもので、測定すべきパルス周波数信号Ｓｆをイベントカウンタ３に 印加するようにしている。マイクロプロセッサ１は、一定周期Ｔｓの割込みでイ ベントカウンタ３のカウント値Ｎｓを読み込み、（カウント値Ｎｓ／一定周期Ｔ ｓ）の演算を行うことにより、測定パルス周波数を求めるようにしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

図４の装置は、低い周波数信号の測定に適するが、周波数が高くなるとマイク ロプロセッサ１への割込み回数が増加して、マイクロプロセッサの負担が重くな ると言う課題がある。 また、図５の装置は、逆に高い周波数信号の測定に適するが、低い周波数信号 の測定は、測定時間が長くなるという課題がある。 本考案は、これらの点に鑑みてなされたもので、低い周波数信号から高い周波 数信号までの広い範囲で、精度の高い周波数測定を行うことができる周波数信号 測定装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

この様な目的を達成する本考案は、 測定すべき周波数信号が印加されるイベントカウンタと、 測定すべき周波数信号が印加されるラッチ機能を持つタイマカウンタと、 前記イベントカウンタからのカウンタ値と前記タイマカウンタのカウント値と を定周期で読込むマイクロプロセッサとを備え、 前記マイクロプロセッサは、前回に読込んだイベントカウンタからのカウンタ 値（Ｍｏ）、タイマカウンタのカウント値（Ｎｏ）と、今回読込んだイベントカ ウンタからのカウンタ値（Ｍ１）、タイマカウンタのカウント値（Ｎ１）とを用 いて、下記の式で示される演算を行って測定すべき信号の周波数（Ｆｉ）を求め ることを特徴とする周波数信号測定装置である。 Ｆｉ＝｛（Ｍ１−Ｍｏ）／（Ｎ１−Ｎｏ）｝×（１／Ｔｔ） ただし、Ｔｔは、タイマカウンタのクロック周期

【０００５】

【作用】

イベントカウンタおよびタイマカウンタは、測定すべき周波数信号をいずれも 入力し、タイマカウンタは、入力パルスのエッジ毎にカウンタ値をラッチする。 マイクロプロセッサは、定周期でイベントカウンタからのカウンタ値とタイマ カウンタのカウント値とを読込み、所定の演算を行って入力パルスの周波数を求 める。

【０００６】

【実施例】

以下図面を用いて本考案の実施例を詳細に説明する。 図１は、本考案の一実施例を示す構成ブロック図である。図において、１はマ イクロプロセッサ、２は測定すべき周波数信号Ｓｉが印加されるタイマカウンタ で、入力パルスのエッジ毎にカウンタ値をラッチするラッチ回路２１を有してい る。３は測定すべき周波数信号Ｓｉが印加され、そのパルス数をカウントするイ ベントカウンタである。マイクロプロセッサ１とこれらの各カウンタ２，３とは 、データバスを介して結合している。 マイクロプロセッサ１内において、１１はソフトウェアによって実現されるデ ータ読込み手段で、一定周期でタイマカウンタ２からのカウント値、イベントカ ウンタ３からのカウンタ値を読込むように構成してある。１２はデータ読込み手 段１１が読込んだデータを格納するＲＡＭで構成されたメモリ、１３はソフトウ ェアによって実現される演算手段で、メモリ１２に格納されたデータや、データ 読込み手段１１が読込んだカウンタ値などを用いて所定の演算を行うように構成 されている。メモリ１２には、タイマカウンタ２からのカウント値、イベントカ ウンタ３からのカウンタ値が、それぞれ少なくとも前回値，今回値分記憶される 。 また、演算手段１３は、メモリ１２に格納されている前回に読込んだイベン トカウンタからのカウンタ値（Ｍｏ）、タイマカウンタのカウント値（Ｎｏ）と 、今回読込んだイベントカウンタからのカウンタ値（Ｍ１）、タイマカウンタの カウント値（Ｎ１）とを用いて、差演算、割り算演算を行う機能を持っている。

【０００７】 この様に構成した装置の動作を次に説明する。 図２は、動作の一例を示すタイムチャートである。この図で、（ａ）は測定す べき周波数信号（入力パルス）の波形図であり、そのパルス幅はＴｉであるもの とする。タイマカウンタ２は、（ｂ）に示すように内部のクロック（周期Ｔｔと する）を計数していて、入力パルスの立ち下りのエッジでその計数値Ｎｏをラッ チ回路２１がラッチする。また、イベントカウンタ３は、（ｃ）に示すように入 力パルスの立ち下りを検出する毎に、その値をＭｏ，Ｍｏ＋１，Ｍｏ＋２…のよ うにカウントアップして入力パルス数を計数（カウント）している。 マイクロプロセッサ１のデータ読込み手段１１は、定周期Ｔｒでラッチ回路２ １がラッチしているタイマカウンタ２のカウンタ値と、イベントカウンタ３から のカウンタ値とをそれぞれ読込む。すなわち、例えば、はじめの読込み時点Ｔｏ では、タイマカウンタ２のカウント値（ラッチしている値）Ｎｏと、イベントカ ウンタ３のカウント値Ｍｏとをそれぞれ読込み、Ｔｒ後の次の読込み時点Ｔ１で は、タイマカウンタ２のカウント値（ラッチしている値）Ｎ１と、イベントカウ ンタ３のカウント値Ｍ１とをそれぞれ読込む。これらの読込み値は、メモリ１２ に格納され、演算手段１３による演算に利用できるようにしてある。

【０００８】 演算手段１３は、メモリ１２に格納されている前回に読込んだイベントカウン タからのカウンタ値（Ｍｏ）、タイマカウンタのカウント値（Ｎｏ）と、今回デ ータ読込み手段１１が読込んだイベントカウンタからのカウンタ値（Ｍ１）、タ イマカウンタのカウント値（Ｎ１）とを用いて、（１）式のような演算を行って 入力パルスの周波数Ｆｉ（Ｈｚ）を演算する。 Ｆｉ＝｛（Ｍ１−Ｍｏ）／（Ｎ１−Ｎｏ）｝×（１／Ｔｔ） …（１） ただし、Ｔｔは、タイマカウンタのクロック周期 この様な演算を行って入力パルスの周波数Ｆｉ（Ｈｚ）が求まる理由は、以下 の通りである。 マイクロプロセッサ１内のデータ読込み手段１１が、各カウンタ２，３のカウ ンタ値を読込む一定周期Ｔｒ内において、イベントカウンタ３の入力パルスの計 測時間ＴＭは、タイマカウンタ２のカウント値から、（２）式で表すことができ る。 ＴＭ＝（Ｎ１−Ｎｏ）×Ｔｔ …（２） 入力パルスのパルス幅Ｔｉは、イベントカウンタ３の計数値から、（３）式で 表すことができる。 Ｔｉ＝ＴＭ／（Ｍ１−Ｍｏ） …（３） （３）式のＴＭに（２）式を代入すると、（４）式が得られる。 Ｔｉ＝｛（Ｎ１−Ｎｏ）／（Ｍ１−Ｍｏ）｝×Ｔｔ …（４） 入力パルスの周波数Ｆｉは、パルス幅Ｔｉの逆数であるから、（４）式の逆数 を求めると、（１）式が得られ、入力パルスの周波数を求めることができる。

【０００９】 マイクロプロセッサ１は、各カウンタの値を一定の周期Ｔｒで読込めばよいの で、その負担は軽減される。ここで、周波数測定の精度は、タイマカウンタ２の クロック周期Ｔｔと、マイクロプロセッサ１のデータ読込み周期Ｔｒに依存して おり、タイマカウンタ２のクロック周期Ｔｔを短くする（クロック周波数を高く する）か、データ読込み周期Ｔｒを長くすることで測定精度を高くすることがで きる。

【００１０】 図３は、本考案装置による周波数測定精度を入力パルスの周波数との関係で示 す線図である。この例では、タイマカウンタ２のクロック周期Ｔｔを０．５μＳ 、各カウンタのデータ読込み周期Ｔｒを４ｍＳとした場合である。 この線図から明らかなように、測定精度は、入力周波数（１／Ｔｒ）（Ｈｚ） 以上では（Ｔｔ／Ｔｒ）×１００（％）で一定となり、入力周波数（１／Ｔｒ） 以下では（Ｔｔ／Ｔｉ）×１００（％）となって、入力周波数に比例して精度が よくなっている。

【００１１】

【考案の効果】

以上詳細に説明したように、本考案によれば、マイクロプロセッサの負担を余 りかけないで、低い周波数信号から高い周波数信号間での広い範囲で、精度の高 い周波数測定を行うことができる周波数信号測定装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図２】動作の一例を示すタイムチャートである。

【図３】本考案装置による周波数測定精度を入力パルス
の周波数との関係で示す線図である。

【図４】マイクロプロセッサを用いた従来の周波数信号
測定装置の構成概念図である。

【図５】マイクロプロセッサを用いた従来の周波数信号
測定装置の構成概念図である。

【符号の説明】

１ マイクロプロセッサ ２ タイマカウンタ ２１ ラッチ回路 ３ イベントカウンタ １１ データ読込み手段 １２ メモリ １３ 演算手段

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】測定すべき周波数信号が印加されるイベン
   トカウンタと、 測定すべき周波数信号が印加されるラッチ機能を持つタ
   イマカウンタと、 前記イベントカウンタからのカウンタ値と前記タイマカ
   ウンタのカウント値とを定周期で読込むマイクロプロセ
   ッサとを備え、 前記マイクロプロセッサは、前回に読込んだイベントカ
   ウンタからのカウンタ値（Ｍｏ）、タイマカウンタのカ
   ウント値（Ｎｏ）と、今回読込んだイベントカウンタか
   らのカウンタ値（Ｍ１）、タイマカウンタのカウント値
   （Ｎ１）とを用いて、下記の式で示される演算を行って
   測定すべき信号の周波数（Ｆｉ）を求めることを特徴と
   する周波数信号測定装置。 Ｆｉ＝｛（Ｍ１−Ｍｏ）／（Ｎ１−Ｎｏ）｝×（１／Ｔｔ） ただし、Ｔｔは、タイマカウンタのクロック周期