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Simulink可视化建模仿真各自的特点,可以构建更为复杂的系统模型,并进行自动化程度更高的仿真和仿真结果的数据分析,这是MATLAB的高级应用方面。本书后面章节中的许多例子就是基于MATLAB编程和Simulink建模相融合的方式来构建的。正因为MATLAB有如此强大的功能,人们日益****惯用MATLAB软件进行多种仿真测量仪器设计。在工程领域中,MATLAB是一种倍受程序开发人员青睐的语言,对于一些需要做大量数据运算处理的复杂应用以及某些发展的频谱分析算法MATLAB显得游刃有余。研究现状:数字频率计》随着科学技术的不断发展,对测试技术提出了一系列新的要求,60年代以来,在半导体器件和计算机技术发展的基础上,结合电测技术创造出了完全新的数字式仪表,它在测试方法,原理。仪器结构和操作方法上完全与以前的模拟仪表不同,在质的方面也有很大的飞跃;70年代以来,把微型计算机的功能引入数字仪表,产生了新型智能化仪表,它具有程序控制。信息储存数据处理和自动检修功能,使数字仪表向高精度,多功能,高可靠性和低价格方面大大迈进了一步多研究,但总不能得到一个比较满意的设计方法,其中提出了一种用多功能电子表改装的数字频率计,它以电子表为核心,通过各自的单元电路构成,采用普通元件如电阻,电容,三极管等,那些原始搭建电路的设计方法在如今已经没有人使用了,它虽然造价低廉,但稳定性就比较差,因此这种方法不能得到广泛使用。多周期同步测量法的基本思路是使被测信号与闸门之间实现同步化,从而从根本上消除了在闸门时间内对被测信号进行计数时的正负1量化误差,使测量精度大大提高。它采用多周期同步测量法,即测量输入多个周期值,再进行倒数运算而求得频率。其优点是:可在整个测频范围内获得同样高的测试精度和分辨率。在选择多周期通报等精度测量法的情况下,按照自顶向下的设计方法,可以画出该频率计的系统框图。根据测周期,频率的原理,可以将总体框图分为三个子系统:输入通道(即前置整形电路)该部分主要有模拟电路组成。多周期同步等精度频率,周期的测量,控制及功能切换(中间部分),该部分基本所有数字硬件电路组成:单片机及外围电路,包括单片机,数码显示。基于MSP430F449的数字频率计设计利用前置分频器SAB6456A和高速数字分频器74HC390的分频功能,结合新型的MSP430F449单片机,给出了一种新颖的,全自动的数先测量射频频率的设计方案。MSP430F449采用16为RISC结构,具有丰富的片内外设和大容量的片内工作寄存器和存储器,性能价格比高,它的特点包括:超低的功耗,较强的运算能力,丰富的片上外设,方便高效的开发环境。该设计主要分两部分:分频和级数。首先,输入信号限幅后经SAB6456A分频,256分频后的信号再经过两片74HC390高速分频器进行1000分频,此时模拟信号变为低频数字信号,频率在10kHZ以下;其次,分配后的信号直接接入MSP439F449单片机,利用内部的16位定时器A来定时和计数,。该定时器可分为几个部分:计数器部分,捕获和比较寄存器及输出单元。其中计数器有四种工作模式,三个捕获和比较寄存器,利用计数器的连续计数模式和上升沿捕获模式,在定时器中断中计数N个脉冲信号时间,再除N得到频率。用VHDL硬件描述语言实现数字式频率计,相比传统的电路设计方法,VHDL具有多层次描述系统硬件功能的能力,支持自顶向下和库的设计特点。从系统设计入手,在顶层进行系统方框图的划分和结构设计,在方框图一级用VHDL对电路的行为进行描述,并进行仿真和纠错,然后在系统级进行验证,最后再用逻辑综合优化工具生成具有具体的专用集成电路设计。但VHDL独特的语言程序对于初学者来说有一定的难度。在传统的电子测量仪器中,示波器在进行频率时测量精度较低,误差较大,频谱仪可以准确的的测量频率并显示被测信号的频谱,但测量速度较慢,无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。证书由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化,因此,频率计拥有非常广泛的应用范围。作用:在传统的生产制造企业中,频率计被广泛的应用在产线的生产测试中。频率能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化,用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品,确保产品质量。校准。在无线通讯测试中,频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准,还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。发展状况:由于微电子技术和计算机技术的发展,频率计都在不断得进步着,灵敏度不断提高,频率范围不断扩大,功能不断地增加,在测试通讯,微波器件或产品时,通常都是较复杂的信号,如含有复杂频率成分。调制的或含有未知频率分量的,频率固定的或变化的,纯净的或叠加有干扰的等等。为了能正确的测量不同类型的信号,必须了解待测信号特性和各种频率测量仪器的性能。微波计数器一般使用类型频谱分析仪的分频或混频电路,另外还包含多个时间基准。合成器,中频放大器等。虽然所有的微波计数器都是用来完成计数任务的,但制造厂家都有各自的一套复杂的计数器的设计。使得不同型号的计数器性能和价格会有所差别,比如说一些计数器可以测量脉冲参数,并提供类似于频率分析仪的屏幕显示,对这些功能具有不同功能不同规格的众多仪器,我们应该视测试需要正确的选择,以达到最经济和最佳的应用效果国内外研究情况:电子计数器是其他数字化仪器的基础,在它的输入通道接入各种模数变换器,再利用相应的换能器便可制成各种数字化仪器,电子计数器的优点是测量精度高,量程宽,功能,多操作简单,测量速度快,直接显示数字,而且易于实现测量过程自动化,在工业生产和科学试验中得到广泛应用,它的主要实现方法有直接式,锁相式。直接数字式和混合式四种。直接式的优点是速度快,相位噪声低,但结构复杂,杂散多,一般只用于地面雷达中。锁相式和直接数字式都同时具有容易实现产品系列化,小型化,模块化和工程化的特点,其中,锁相式更是以其容易实现相位同步的自动控制且低功耗的特点成为众多业内人士的首选,应用最为广泛。在电子测量领域中,频率测量的精确度是最高的,可达10—10E-13数量级。因此,在生产过程中许多物理量,例如温度、压力、流量、液位、PH值、振动、位移、速度、加速度,乃至各种气体的百分比成分等均用传感器转换成信号频率,然后用数字频率计来测量,以提高精确度。由于大规模和超大规模数字集成电路技术、数据通信技术与单片机技术的结合,数字频率计发展进入了智能化和微型化的新阶段。其功能进一步扩大,除了测量频率、频率比、周期、时间、相位、相位差等基本功能外,还具有自捡、自校、自诊断、数理统计、计算方均根值、数据存储和数据通信等功能。此外,还能测量电压、电流、阻抗、功率和波形等。国际上数字频率计的分类很多。按功能分类,因计数式频率计的测量功能很多,用途很广。所以根据仪器具有的功能,电子计数器有通用和专用之分。(1)通用型计数器:是一种具有种测量功能多、种用多途的万能计数器。它可测量频率、周期、多周期平均值、时间间隔、累加计数、计时等;若配上相应插件,就可测相位、电压、电流、功率、电阻等电量;配上适当的传感器,还可进行长度、重量、压力、温度、速度等非电量的测量。(2)专用计数器:指专门用来测时间计数器,是以测量时间为基础的计数器,其测时分辨力和准确度很高,可达数量级;特种计数器,它具有特种功能,如可逆计数器、予置计数器、差值计数器、倒数计数器等,用于工业和白控技术等方面。数字频率计按频段分类(1)低速计数器:最高计数频率<10MHz;(2)中速计数器:最高计数频率10—100MHz;(3)高速计数器:最高计数频率>100MHz;(4)微波频率计数器:测频范围1—80GHz或更高。国际国内通用数字频率计的主要技术参数:,低端大部分从10Hz开始;高端则以不同型号的频率计而异。因此高端频率是确定低、中、高速计数器的依据。如果装配相应型号的变频器,各种类型的数字频率计的测量上限频率,可扩展十倍甚至几十倍。,一般为10s,可测周期的最小时间,依不同类型的频率计而定。对于低速通用计数器最小时间为1ys;(或10捍s)。,是决定频率计测量误差的一个重要指标。可用频率准确度、日波动、时基稳定度、秒级频率稳定度等指标,来描述晶体振荡器的性能。对于时基稳定度来说,按要求低速通用计数器应达到1×10—’/日;中速通用计数器应达到1×10—8/日;高速通用计数器应达到1×10—9/日。。目前通用计数器一般都设计二个输入通道,即d通道和月通道。对于4通道来说,灵敏度大多为50mV。灵敏度高的数字频率计可达30mV、20mV。。输入阻抗可分为高阻(1M赡//25PF、500K鲍//30PF)和低阻(50鲍)。一般说来,低速通用计数器应设计成高阻输入;中速通用计数器,测频范围最高端低于100MHz,仍设计为高阻输入;对于高速通用计数器,测频>100MHz,设计成低阻(50Q)输入,测频<100MHz,设计成高阻(500K魔//30PF)输入。频谱分析意义:信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域,而频谱分析又是信号处理中的一个非常重要的分析手段,一般的频谱分析都依靠传统频谱分析仪来完成,价格昂贵,体积庞大,不便于工程技术人员的携带,虚拟频谱分析员改变了原有频谱分析仪的整体设计思路,用软件代替了硬件,使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可轻松完成信号的采集,处理及频谱分析。研究内容:信号的频谱分析就是利用傅里叶分析的方法,求出与时域描述相对应的频域描述,从中找出信号频谱的变化规律,以达到特征提取的目的。实际的待分析信号一般没有解析式,直接利用公式进行傅里叶分析非常困难,DFT是一种时域和频域均离散化的傅里叶变换,适合数值计算且有快速算法,是分析信号的有力工具。DFT及FFT是数字信号处理的重要内容,DFT是FFT的基础,FFT是DFT的快速算法,在MATLAB中可以利用函数fft来计算序列的离散傅里叶变换DFT。在做次设计之前一定要有MATLAB软件的相关的基础知识,利用MATLAB软件方法,使得设计方便,快捷,大大减轻了工作量。的作用都显得尤为重要。然而传统的频率计通常采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成,产品不但体积较大,运行速度慢,而且测量低频信号时不宜直接使用。随着科技的进步,为了较好的解决这一问题人们开始运用单片机测量频率,它是一种基于时间或频率的模数转换原理,并依赖于数字电路技术发展起来的一种显示被测信号频率的数字测量仪器。