基于單片機(jī)的高精度時(shí)間間隔測量模塊設(shè)計(jì)

1 引言

　　精密時(shí)間間隔測量是工業(yè)、國防及電力應(yīng)用等方面的關(guān)鍵技術(shù)，脈沖計(jì)數(shù)法是時(shí)間間隔 測量技術(shù)中最基本的方法[1]，因此研究基于脈沖計(jì)數(shù)法的時(shí)間間隔測量技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí) 意義。本文設(shè)計(jì)了一種高精度時(shí)間間隔測量模塊，介紹了該模塊的軟硬件實(shí)現(xiàn)方法。大量實(shí) 驗(yàn)證明本模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微小時(shí)間間隔的精確測量，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

　　2 原理概述

　　脈沖計(jì)數(shù)法是用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)形成被計(jì)數(shù)的參考時(shí)鐘信號(hào)，周期為 Tref ，頻率為 fref ，通過 測量時(shí)間間隔Δt內(nèi)參考時(shí)鐘信號(hào)的個(gè)數(shù)n，直接顯示Δt的值。

　　3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　如圖 1 所示，該系統(tǒng)主要由高頻參考時(shí)鐘設(shè)計(jì)，分頻計(jì)數(shù)電路，控制面板和顯示電路等 部分組成。由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)各部分的功能初始化軟件設(shè)計(jì)，在測時(shí)結(jié)束后讀取分頻計(jì)數(shù)結(jié)果， 按公式（1）計(jì)算出時(shí)間后送顯示電路顯示。

　　3.1 硬件設(shè)計(jì)

　　由公式(1)可以看出，高頻參考時(shí)鐘是脈沖計(jì)數(shù)法時(shí)間間隔測量的關(guān)鍵。為了產(chǎn)生低偏 差低晃動(dòng)的高頻穩(wěn)定時(shí)鐘信號(hào)，本文采用高穩(wěn)定度的溫補(bǔ)振蕩器TC18B 作為標(biāo)準(zhǔn)晶振輸入。