CN109600140B - 实现电压频率转换电路的数字化方法 - Google Patents

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Abstract

实现电压频率转换电路的数字化方法，包括模拟数字转换器、现场可编程逻辑门阵列、数字信号处理器和加速度计，现场可编程逻辑门阵列包括累加器、芯片控制器、脉冲信号发生器、数据总线和地址总线，模拟数字转换器将加速度计输出的模拟信号转换数字量并发送现场可编程逻辑门阵列，数字信号处理器采集现场可编程逻辑门阵列接受的数字量，根据数字量计算出脉冲频率值，根据脉冲频率值计算出累加器的步长值，累加器进行累加步长值超过阀值时，脉冲信号发生器产生脉冲信号，从而实现电压频率与电路的数字化转换，具有稳定性，适应性，经过误差校准等算法后，准确度高。

Description

实现电压频率转换电路的数字化方法
技术领域
本发明涉及嵌入式应用领域，具体涉及实现电压频率转换电路的数字化方法。
背景技术
目前，电压频率转换电路多采用模拟电路的方式设计实现，将电压信号通过电荷平衡的原理转换成脉冲信号。该方法不仅电路复杂，体积大，调试过程耗时长，不具备更改的灵活性，而且精度会受到恒流源精度、逻辑电路的开关时间、积分电容及开关管漏电流等因素的影响。
发明内容
为解决上述现有技术的缺陷，本发明提供实现电压频率转换电路的数字化方法。
本发明的技术方案是：实现电压频率转换电路的数字化方法，包括模拟数字转换器、现场可编程逻辑门阵列、数字信号处理器和加速度计，所述现场可编程逻辑门阵列包括累加器、芯片控制器、脉冲信号发生器、数据总线和地址总线，所述加速度计与所述模拟数字转换器连接，所述模拟数字转换器与所述现场可编程逻辑门阵列连接，所述现场可编程逻辑门阵列与所述数字信号处理器连接，实现电压频率与电路的数字化转换，其步骤包括：
S1.芯片控制器控制模拟数字转换器采集加速度计的模拟信号，模拟数字转换器将加速度计输出的模拟信号转换数字量并通过SPI接口发送至现场可编程逻辑门阵列，数字信号处理器通过数据总线和地址总线定时采集现场可编程逻辑门阵列接受的数字量；
S2.数字信号处理器根据加速度计的数字量以及下述公式计算脉冲频率：
f＝D*Ka*Kp；
其中f为脉冲频率，D为模拟数字转化器的输出数字量，Ka为模拟数字转化器的输出数字量D与加速度计值之间的刻度因数，Kp为加速度计值与脉冲频率的刻度因数；
S3.数字信号处理器再根据得到脉冲频率的值以及下述公式计算累加器的步长：
Figure BDA0001915960320000021
其中St为步长，Th为阈值，fc为时钟频率；
S4.数字信号处理器再将步长数据通过数据总线和地址总线发送至现场可编程逻辑门阵列,累加器下按步长自增，当累加器的步长值达到或超过阈值时，脉冲信号发生器产生一个时钟宽度的脉冲信号，现场可编程逻辑门阵列输出该脉冲信号。
优选的，现场可编程逻辑门阵列中的阀值为正负两个阀值。
本发明的有益效果：模拟数字转换器将加速度计输出的模拟信号转换数字量并发送现场可编程逻辑门阵列，数字信号处理器采集现场可编程逻辑门阵列接受的数字量，根据数字量计算出脉冲频率值，根据脉冲频率值计算出累加器的步长值，累加器进行累加步长值超过阀值时，脉冲信号发生器产生脉冲信号，从而实现电压频率与电路的数字化转换，具有稳定性，适应性，经过误差校准等算法后，准确度高。
附图说明
图1为本发明的模块示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明技术方案如下：实现电压频率转换电路的数字化方法，包括模拟数字转换器、现场可编程逻辑门阵列、数字信号处理器和加速度计，数字信号处理器采用TI公司的TMS320F28335，现场可编程逻辑门阵列采用Altera公司的EP3C25E144I7N，模拟数字转换器的型号为AD7688BRMZ，现场可编程逻辑门阵列包括累加器、芯片控制器、脉冲信号发生器、数据总线和地址总线，加速度计与模拟数字转换器连接，模拟数字转换器与现场可编程逻辑门阵列连接，现场可编程逻辑门阵列与数字信号处理器连接，实现电压频率与电路的数字化转换，其步骤包括：
S1.芯片控制器控制模拟数字转换器采集加速度计的模拟信号，模拟数字转换器将加速度计输出的模拟信号转换数字量并通过SPI接口发送至现场可编程逻辑门阵列，数字信号处理器通过数据总线和地址总线定时采集现场可编程逻辑门阵列接受的数字量；
S2.数字信号处理器根据加速度计的数字量以及下述公式计算脉冲频率：
f＝D*Ka*Kp；
其中f为脉冲频率，D为模拟数字转化器的输出数字量，Ka为模拟数字转化器的输出数字量D与加速度计值之间的刻度因数，Kp为加速度计值与脉冲频率的刻度因数；
S3.数字信号处理器再根据得到脉冲频率的值以及下述公式计算累加器的步长：
Figure BDA0001915960320000041
其中St为步长，Th为阈值，fc为时钟频率；
S4.数字信号处理器再将步长数据通过数据总线和地址总线发送至现场可编程逻辑门阵列,累加器按步长自增，当累加器的步长值达到或超过阈值时，脉冲信号发生器产生一个时钟宽度的脉冲信号，现场可编程逻辑门阵列输出该脉冲信号；现场可编程逻辑门阵列中的阀值为正负两个阀值。
阀值为现场可编程逻辑门阵列设置的一个固定值，当累加器的步长值达到或超过阀值时，脉冲信号发生器会产生一个时钟宽度的脉冲信号，同时该累加器的步长值减去阈值，将剩余的数据重新存入累加器中，在下一个时钟到来时，累加器依旧按照步长自增，以此循环。该方法适用于正负两个通道，不同之处在于当St为正时累加器自加，当St为负时累加器自减，同时现场可编程逻辑门阵列中的阀值也可以为正负两个阀值，当累加器的值大于正向阈值或小于负向阈值时，脉冲信号发生器分别产生正、负通道的脉冲；在这个过程中，阈值为定值，可根据脉冲信号的生成计算出脉冲频率，输出的脉冲数与步长成比例，改变步长大小，则输出脉冲信号的频率亦会随之改变。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.实现电压频率转换电路的数字化方法，其特征在于：包括模拟数字转换器、现场可编程逻辑门阵列、数字信号处理器和加速度计，所述现场可编程逻辑门阵列包括累加器、芯片控制器、脉冲信号发生器、数据总线和地址总线，所述加速度计与所述模拟数字转换器连接，所述模拟数字转换器与所述现场可编程逻辑门阵列连接，所述现场可编程逻辑门阵列与所述数字信号处理器连接，实现电压频率与电路的数字化转换，其步骤包括：
S1.芯片控制器控制模拟数字转换器采集加速度计的模拟信号，模拟数字转换器将加速度计输出的模拟信号转换数字量并通过SPI接口发送至现场可编程逻辑门阵列，数字信号处理器通过数据总线和地址总线定时采集现场可编程逻辑门阵列接受的数字量；
S2.数字信号处理器根据加速度计的数字量以及下述公式计算脉冲频率：
f＝D*Ka*Kp；
其中f为脉冲频率，D为模拟数字转换器的输出数字量，Ka为模拟数字转换器的输出数字量D与加速度计值之间的刻度因数，Kp为加速度计值与脉冲频率的刻度因数；
S3.数字信号处理器再根据得到脉冲频率的值以及下述公式计算累加器的步长：
Figure FDA0004135627250000011
其中St为步长，Th为阈值，fc为时钟频率；
S4.数字信号处理器再将步长数据通过数据总线和地址总线发送至现场可编程逻辑门阵列,累加器按步长自增，当累加器的步长值达到或超过阈值时，脉冲信号发生器产生一个时钟宽度的脉冲信号，现场可编程逻辑门阵列输出该脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的实现电压频率转换电路的数字化方法，其特征在于：现场可编程逻辑门阵列中的阀值为正负两个阀值。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4880082A (en) * 1987-05-27 1989-11-14 Kone Elevator Gbmh Method for determining the position of an elevator car and a pulse count based floor selector
WO1998008298A1 (en) * 1996-08-20 1998-02-26 Analog Devices, Inc. Voltage-to-frequency converter
US5812427A (en) * 1995-04-24 1998-09-22 Nippondenso Co., Ltd. Physical quantity detecting apparatus
US5822369A (en) * 1994-09-13 1998-10-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Sensor device
CN1988381A (zh) * 2005-12-23 2007-06-27 深圳市芯海科技有限公司 数字频率转换方法及电路
CN101738495A (zh) * 2009-12-18 2010-06-16 浙江大学 基于cordic算法的电容式微加速度计信号检测装置
CN102539831A (zh) * 2012-02-17 2012-07-04 北京航天自动控制研究所 一种捷联惯导系统中加速度计信号转换装置
CN105699694A (zh) * 2016-04-21 2016-06-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 基于fpga的微机电混合σδm加速度计闭环检测电路系统
CN108120888A (zh) * 2017-12-13 2018-06-05 合肥中科离子医学技术装备有限公司 新型回旋加速器幅度稳定度测量系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4880082A (en) * 1987-05-27 1989-11-14 Kone Elevator Gbmh Method for determining the position of an elevator car and a pulse count based floor selector
US5822369A (en) * 1994-09-13 1998-10-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Sensor device
US5812427A (en) * 1995-04-24 1998-09-22 Nippondenso Co., Ltd. Physical quantity detecting apparatus
WO1998008298A1 (en) * 1996-08-20 1998-02-26 Analog Devices, Inc. Voltage-to-frequency converter
US5760617A (en) * 1996-08-20 1998-06-02 Analog Devices, Incorporated Voltage-to-frequency converter
CN1988381A (zh) * 2005-12-23 2007-06-27 深圳市芯海科技有限公司 数字频率转换方法及电路
CN101738495A (zh) * 2009-12-18 2010-06-16 浙江大学 基于cordic算法的电容式微加速度计信号检测装置
CN102539831A (zh) * 2012-02-17 2012-07-04 北京航天自动控制研究所 一种捷联惯导系统中加速度计信号转换装置
CN105699694A (zh) * 2016-04-21 2016-06-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 基于fpga的微机电混合σδm加速度计闭环检测电路系统
CN108120888A (zh) * 2017-12-13 2018-06-05 合肥中科离子医学技术装备有限公司 新型回旋加速器幅度稳定度测量系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
P.I. Yakimov ; E.D. Manolov ; M.H. Hristov.Design and implementation of a V-f converter using FPAA.《27th International Spring Seminar on Electronics Technology: Meeting the Challenges of Electronics Technology Progress》.2005, *
电能脉冲的软件产生方法;毛晓波等;《电力自动化设备》;20060925(第09期);27-29 *
高精度电容式微机械加速度计系统的研究与设计;许乐;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》;20100815;C30-58 *

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