CN112485493B - 一种基于示波器测量参数的触发方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于示波器测量参数的触发方法,首先采集得到ADC采集数据,将ADC采集数据和预先设置的高、低电平值进行比较,确定输入模拟信号的上升沿和下降沿,然后在备选触发方式中选择一种触发方式,备选触发方式包括时间参数类触发、幅度类参数触发、组合类参数触发三大类,不同的触发方式采用不同的触发判断方法,每个触发方式均使用示波器的测量参数直接作为触发条件,当满足触发条件时则生成触发信号,控制ADC采样数据的存储读取操作,从而完成示波器的参数触发功能。本发明使用示波器的测量参数直接作为触发条件,从而更加直观、准确地描述目标波形的特征,有助于用户更加方便、快速地找出目标波形部分,同时也便于用户理解。
Description
技术领域
本发明属于数字存储示波器技术领域,更为具体地讲,涉及一种基于示波器测量参数的触发方法。
背景技术
触发是根据用户在示波器面板设置的条件显示并稳定波形,本质上是对用户感兴趣的波形进行特征识别,是数字存储示波器的重要功能之一。通常示波器的触发方式分为基本的边沿触发方式,以及对脉宽,斜率等特征进行识别的高级触发方式。国内示波器的研究起步较晚,相对来说触发系统也比较初级,在部分示波器上高级触发方面现已逐渐赶上国外水平,但是主要缺点是同一功能相对于国外产品较为单调,效率也较低。
现有触发方式是将采样数据作为触发系统的触发源信号,使用单个或者两个比较电平,根据所选的触发模式将比较结果送入逻辑判断模块,产生一个触发标志,从而完成触发功能。其中使用单个比较电平的触发方式有:边沿触发、边沿后边沿触发、毛刺触发、脉宽触发、码型触发、状态触发、间隔触发、跌落触发,超时触发等;使用两个比较电平的触发方式有:斜率触发、欠幅触发、窗口触发等。但是这些触发方式在实际使用时对于波形特征的描述不够直观、准确,导致目标波形提取不够准确。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种基于示波器测量参数的触发方法,使用示波器的测量参数直接作为触发条件,从而更加直观、准确地描述目标波形的特征,有助于用户更加方便、快速地找出目标波形部分,同时也便于用户理解。
为了实现上述发明目的,本发明基于示波器测量参数的触发方法包括以下步骤:
S1:示波器中的ADC模块对输入模拟信号进行采集,得到ADC采样数据;
S2:根据实际情况设置高电平值VH以及低电平值VL,将ADC采样数据和高、低电平值进行比较,确定输入模拟信号的上升沿和下降沿;
S3:根据实际需要在备选触发方式中选择一种触发方式,备选触发方式包括周期触发方式、周期数触发方式、频率触发方式、上升时间触发方式、下降时间触发方式、正向脉宽触发方式、负向脉宽触发方式、正向斜率触发方式、负向斜率触发方式、窗口触发方式、最大值触发方式、最小值触发方式、平均值触发方式、占空比触发方式、周期&最大值触发方式、周期&最小值触发方式、周期&上升时间触发方式、周期&正向斜率触发方式和周期&负向斜率触发方式;
S4:根据所选择的触发方式采用对应方式生成触发信号:
当选择周期触发方式,先记录每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平VL之间的时间间隔Fi,i=1,2,…,如果各时间间隔Fi在误差范围以外,则不为周期信号,生成非周期信号提示信息,否则测量得到输入模拟信号的周期T,然后和预设的周期值进行比较,如果满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
当选择周期数触发方式,先记录每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值 VH和低电平VL之间的时间间隔Fi,如果各时间间隔Fi在误差范围以外,则不为周期信号,生成非周期信号提示信息,否则根据ADC采样数据测量输入模拟信号的周期数,当周期数达到预设的周期数阈值,则生成触发信号;
当选择正向脉宽触发方式,记录每个上升沿中ADC采样数据等于低电平值 VL和高电平值VH的时刻tLi、tHi,以及该上升沿之后的下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平值VL的时刻t′Hi、t′Li,计算得到正向脉宽P1i,计算公式如下:
当选择负向脉宽触发方式,记录每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值 VH和低电平值VL的时刻以及该下降沿之后的上升沿中ADC采样数据等于低电平值VL和高电平值VH的时刻计算得到负向脉宽P2i,计算公式如下:
当选择正向斜率触发方式,记录每个上升沿中ADC采样数据等于低电平值 VL和高电平VH之间的时间间隔Ri,根据设置的正向斜率S1计算得到时间 R′=(VH-VL)/S1,将时间间隔Ri与时间R′进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
当选择负向斜率触发方式,记录每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值 VH和低电平VL之间的时间间隔Fi,根据设置的负向斜率S2计算得到时间 F′=(VH-VL)/S2,将时间间隔Fi与时间F′进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
当选择窗口触发方式,在以下五种窗口触发方式中选择一种进行触发:
第一种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,当ADC采样数据超过该电压范围,则生成触发信号;
第二种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,记录每个上升沿中ADC采样数据连续位于该电压范围内的时长t,同时记录每个上升沿中ADC采样数据等于低电平值VL和高电平值VH之间的时间间隔Ri,将时长t和时间间隔Ri进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
第三种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,记录每个下降沿中ADC采样数据连续位于该电压范围内的时长t,同时每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平值VL之间的时间间隔Fi,将时长t和时间间隔Fi进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
第四种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,记录ADC采样数据连续大于该电压范围上限的时长t,同时每个上升沿中ADC采样数据等于高电平值VH的时刻tHi,以及该上升沿之后的下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH的时刻t′Hi,计算时间间隔Ti=t′Hi-tHi,将时长t和时间间隔Ti进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
第五种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,记录ADC采样数据连续小于该电压范围下限的时长t,同时每个下降沿中ADC采样数据等于低电平值VL的时刻tLi,以及该下降沿之后的上升沿中ADC采样数据等于高电平值VL的时刻t′Li,计算时间间隔Bi=t′Li-tLi,将时长t和时间间隔Bi进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
当选择最大值触发方式,根据当前示波器的时基,将预触发深度D调整至覆盖波形一个完整周期,实时判断D个采样点中最大值所在的位置,如果波形最大值是D个采样点的最后一个值,则生成触发信号;
当选择最小值触发方式,根据当前示波器的时基,将预触发深度D调整至覆盖波形一个完整周期,实时判断D个采样点中最小值所在的位置,如果波形最小值是D个采样点的最后一个值,则生成触发信号;
当选择平均值触发方式,根据当前示波器的时基,将预触发深度D调整至覆盖波形一个完整周期,根据D个采样点中的最大值和最小值计算出平均值并取整得到平均值A,实时判断D个采样点中等于A的采样值所在的位置,如果该采样值是D个采样点的最后一个值,则生成触发信号;
S5:根据步骤S4中的触发信号控制ADC采样数据的存储读取操作,从而完成示波器的参数触发功能。
本发明基于示波器测量参数的触发方法,首先采集得到ADC采样数据,将 ADC采样数据和预先设置的高、低电平值进行比较,确定输入模拟信号的上升沿和下降沿,然后在备选触发方式中选择一种触发方式,备选触发方式包括时间参数类触发、幅度类参数触发、组合类参数触发三大类,不同的触发方式采用不同的触发判断方法,每个触发方式均使用示波器的测量参数直接作为触发条件,当满足触发条件时则生成触发信号,控制ADC采样数据的存储读取操作,从而完成示波器的参数触发功能。
本发明使用示波器的测量参数直接作为触发条件,提出一系列触发方式,使用可调节的高电平值和低电平值,以周期、峰值、频率、占空比、上升(下降)时间等参数值作为触发条件来完成触发功能,从而更加直观、准确地描述目标波形的特征,有助于用户更加方便、快速地找出目标波形部分,同时也便于用户理解。
附图说明
图1是本发明基于示波器测量参数的触发方法的具体实施方式流程图;
图2是根据高、低电平值确定上升沿和下降沿的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述,以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是,在以下的描述中,当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时,这些描述在这里将被忽略。
实施例
图1是本发明基于示波器测量参数的触发方法的具体实施方式流程图。如图1所示,本发明基于示波器测量参数的触发方法的具体步骤包括:
S101:信号采样:
示波器中的ADC模块对输入模拟信号进行采集,得到ADC采样数据。
S102:电平比较:
根据实际情况设置高电平值VH以及低电平值VL,将ADC采样数据和高、低电平值进行比较,确定输入模拟信号的上升沿和下降沿。图2是根据高、低电平值确定上升沿和下降沿的示意图。
S103:选择触发方式:
根据实际需要在备选触发方式中选择一种触发方式,备选触发方式包括周期触发方式、周期数触发方式、频率触发方式、上升时间触发方式、下降时间触发方式、正向脉宽触发方式、负向脉宽触发方式、正向斜率触发方式、负向斜率触发方式、窗口触发方式、最大值触发方式、最小值触发方式、平均值触发方式、占空比触发方式、周期&最大值触发方式、周期&最小值触发方式、周期&上升时间触发方式、周期&正向斜率触发方式和周期&负向斜率触发方式。
在本发明所设置的备选触发方式中,周期触发方式、周期数触发方式、频率触发方式、上升时间触发方式、下降时间触发方式、正向脉宽触发方式、负向脉宽触发方式、正向斜率触发方式、负向斜率触发方式、窗口触发方式属于时间参数类触发,最大值触发方式、最小值触发方式、平均值触发方式属于幅度类参数触发,占空比触发方式、周期&最大值触发方式、周期&最小值触发方式、周期&上升时间触发方式、周期&正向斜率触发方式、周期&负向斜率触发方式属于组合类参数触发。
S104:生成触发信号:
根据所选择的触发方式采用对应方式生成触发信号,不同触发方式的触发信号生成方法如下:
·周期触发方式
当选择周期触发方式,需要先判断输入模拟信号是否为周期信号,判断方法为:记录每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平值VL之间的时间间隔Fi,i=1,2,…,如果各时间间隔Fi在误差范围以外,则不为周期信号,生成非周期信号提示信息,否则测量得到输入模拟信号的周期T,然后和预设的周期值进行比较,如果满足预设的触发判断条件,则生成触发信号。
在周期测量时可以根据信号的频率选择具体的测量方式,低频信号一般采用测周法,即记录相邻两个上升沿中ADC采样数据等于高电平值VH1的时间间隔,即为信号周期T。时间间隔一般是通过对时钟信号周期计数来测量。
高频信号一般采用测频法,即由时基信号产生闸门,获取闸门内ADC采样数据上升沿(或下降沿)的数量N,从而计算出周期T=Tperiod/N,其中Tperiod表示时间闸门的时长。
·周期数触发方式
当选择周期数触发方式,同样需要先判断输入模拟信号是否为周期信号,判断方法为:记录每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平值VL之间的时间间隔Fi,如果各时间间隔Fi在误差范围以外,则不为周期信号,生成非周期信号提示信息,否则根据ADC采样数据测量输入模拟信号的周期数,当周期数达到预设的周期数阈值,则生成触发信号。
本实施例中测量输入模拟信号的周期数的方法为:设置两个比较电平V′H、 V′L,其中VH>V′H,VL>V′L,且VH-V′H=VL-V′L=ΔV。记录每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平值VL之间的时间间隔Fi,以及ADC采样数据等于比较电平V′H和V′L之间的时间间隔F′i。当Fi=Fi+1且F′i=F′i+1时开始计数,每当上升沿中ADC采样数据等于VH时则令计数器值加1,从而得到周期数。
·频率触发方式
·上升时间触发方式
·下降时间触发方式
·正向脉宽触发方式
当选择正向脉宽触发方式,记录每个上升沿中ADC采样数据等于低电平值 VL和高电平值VH的时刻tLi、tHi,以及该上升沿之后的下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平值VL的时刻t′Hi、t′Li,计算得到正向脉宽P1i,计算公式如下:
·负向脉宽触发方式
当选择负向脉宽触发方式,记录每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值 VH和低电平值VL的时刻以及该下降沿之后的上升沿中ADC采样数据等于低电平值VL和高电平值VH的时刻计算得到负向脉宽P2i,计算公式如下:
·正向斜率触发方式
当选择正向斜率触发方式,记录每个上升沿中ADC采样数据等于低电平值 VL和高电平值VH之间的时间间隔Ri,根据设置的正向斜率S1计算得到时间 R′=(VH-VL)/S1,将时间间隔Ri与时间R′进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号。
·负向斜率触发方式
当选择负向斜率触发方式,记录每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值 VH和低电平值VL之间的时间间隔Fi,根据设置的负向斜率S2计算得到时间 F′=(VH-VL)/S2,将时间间隔Fi与时间F′进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号。
·窗口触发方式
窗口触发方式可以用于捕获电压发生了特殊变化的波形。窗口触发方式分为以下五种方式,当选择窗口触发方式,可选择五种窗口触发方式中的一种进行触发:
第一种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,当ADC采样数据超过该电压范围,则生成触发信号。
第二种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,记录每个上升沿中ADC采样数据连续位于该电压范围内的时长t,同时记录每个上升沿中ADC采样数据等于低电平值VL和高电平值VH之间的时间间隔Ri,将时长t和时间间隔Ri进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号。
第三种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,记录每个下降沿中ADC采样数据连续位于该电压范围内的时长t,同时每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平值VL之间的时间间隔Fi,将时长t和时间间隔Fi进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号。
第四种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,记录ADC采样数据连续大于该电压范围上限的时长t,同时每个上升沿中ADC采样数据等于高电平值VH的时刻tHi,以及该上升沿之后的下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH的时刻t′Hi,计算时间间隔Ti=t′Hi-tHi,将时长t和时间间隔Ti进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号。
第五种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,记录ADC采样数据连续小于该电压范围下限的时长t,同时每个下降沿中ADC采样数据等于低电平值VL的时刻tLi,以及该下降沿之后的上升沿中ADC采样数据等于高电平值VL的时刻t′Li,计算时间间隔Bi=t′Li-tLi,将时长t和时间间隔Bi进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号。
·最大值触发方式
当选择最大值触发方式,根据当前示波器的时基,将预触发深度D调整至覆盖波形一个完整周期,此时预触发深度中D个采样点的最大值即为波形最大值,因此实时判断D个采样点中最大值所在的位置,如果波形最大值是D个采样点的最后一个值,则生成触发信号。
·最小值触发方式
当选择最小值触发方式,根据当前示波器的时基,将预触发深度D调整至覆盖波形一个完整周期,实时判断D个采样点中最小值所在的位置,如果波形最小值是D个采样点的最后一个值,则生成触发信号。
·平均值触发方式
当选择平均值触发方式,根据当前示波器的时基,将预触发深度D调整至覆盖波形一个完整周期,根据D个采样点中的最大值和最小值计算出平均值并取整得到平均值A,实时判断D个采样点中等于A的采样值所在的位置,如果该采样值是D个采样点的最后一个值,则生成触发信号。
·占空比触发方式
·周期&最大值触发方式
·周期&最小值触发方式
·周期&上升时间触发方式
·周期&正向斜率触发方式
·周期&负向斜率触发方式
在实际应用中,触发方式可以通过示波器面板上的按键进行选择,各项参数和触发判断条件也可以通过示波器面板进行输入和设置。
S105:触发采集:
根据步骤S104中的触发信号控制ADC采样数据的存储读取操作,从而完成示波器的参数触发功能。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述,以便于本技术领域的技术人员理解本发明,但应该清楚,本发明不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,这些变化是显而易见的,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (2)
1.一种基于示波器测量参数的触发方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:示波器中的ADC模块对输入模拟信号进行采集,得到ADC采样数据;
S2:根据实际情况设置高电平值VH以及低电平值VL,将ADC采样数据和高、低电平值进行比较,确定输入模拟信号的上升沿和下降沿;
S3:根据实际需要在备选触发方式中选择一种触发方式,备选触发方式包括周期触发方式、周期数触发方式、频率触发方式、上升时间触发方式、下降时间触发方式、正向脉宽触发方式、负向脉宽触发方式、正向斜率触发方式、负向斜率触发方式、窗口触发方式、最大值触发方式、最小值触发方式、平均值触发方式、占空比触发方式、周期&最大值触发方式、周期&最小值触发方式、周期&上升时间触发方式、周期&正向斜率触发方式和周期&负向斜率触发方式;
S4:根据所选择的触发方式采用对应方式生成触发信号:
当选择周期触发方式,先记录每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平VL之间的时间间隔Fi,i=1,2,…,如果各时间间隔Fi在误差范围以外,则不为周期信号,生成非周期信号提示信息,否则测量得到输入模拟信号的周期T,然后和预设的周期值进行比较,如果满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
当选择周期数触发方式,先记录每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平VL之间的时间间隔Fi,如果各时间间隔Fi在误差范围以外,则不为周期信号,生成非周期信号提示信息,否则根据ADC采样数据测量输入模拟信号的周期数,当周期数达到预设的周期数阈值,则生成触发信号;
当选择上升时间触发方式,当选择上升时间触发方式,记录每个上升沿中ADC采样数据等于低电平值VL和高电平VH之间的时间间隔Ri,然后和预设的上升时间阈值进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
当选择正向脉宽触发方式,记录每个上升沿中ADC采样数据等于低电平值VL和高电平值VH的时刻tLi、tHi,以及该上升沿之后的下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平值VL的时刻t′Hi、t′Li,计算得到正向脉宽P1i,计算公式如下:
当选择负向脉宽触发方式,记录每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平值VL的时刻以及该下降沿之后的上升沿中ADC采样数据等于低电平值VL和高电平值VH的时刻计算得到负向脉宽P2i,计算公式如下:
当选择正向斜率触发方式,记录每个上升沿中ADC采样数据等于低电平值VL和高电平VH之间的时间间隔Ri,根据设置的正向斜率S1计算得到时间R′=(VH-VL)/S1,将时间间隔Ri与时间R′进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
当选择负向斜率触发方式,记录每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平VL之间的时间间隔Fi,根据设置的负向斜率S2计算得到时间F′=(VH-VL)/S2,将时间间隔Fi与时间F′进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
当选择窗口触发方式,在以下五种窗口触发方式中选择一种进行触发:
第一种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,当ADC采样数据超过该电压范围,则生成触发信号;
第二种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,记录每个上升沿中ADC采样数据连续位于该电压范围内的时长t,同时记录每个上升沿中ADC采样数据等于低电平值VL和高电平值VH之间的时间间隔Ri,将时长t和时间间隔Ri进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
第三种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,记录每个下降沿中ADC采样数据连续位于该电压范围内的时长t,同时每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平值VL之间的时间间隔Fi,将时长t和时间间隔Fi进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
第四种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,记录ADC采样数据连续大于该电压范围上限的时长t,同时每个上升沿中ADC采样数据等于高电平值VH的时刻tHi,以及该上升沿之后的下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH的时刻t′Hi,计算时间间隔Ti=t′Hi-tHi,将时长t和时间间隔Ti进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
第五种窗口触发方式的具体方法为:在高电平值VH以及低电平值VL之间设置一个电压范围,记录ADC采样数据连续小于该电压范围下限的时长t,同时每个下降沿中ADC采样数据等于低电平值VL的时刻tLi,以及该下降沿之后的上升沿中ADC采样数据等于高电平值VL的时刻t′Li,计算时间间隔Bi=t′Li-tLi,将时长t和时间间隔Bi进行比较,当满足预设的触发判断条件,则生成触发信号;
当选择最大值触发方式,根据当前示波器的时基,将预触发深度D调整至覆盖波形一个完整周期,实时判断D个采样点中最大值所在的位置,如果波形最大值是D个采样点的最后一个值,则生成触发信号;
当选择最小值触发方式,根据当前示波器的时基,将预触发深度D调整至覆盖波形一个完整周期,实时判断D个采样点中最小值所在的位置,如果波形最小值是D个采样点的最后一个值,则生成触发信号;
当选择平均值触发方式,根据当前示波器的时基,将预触发深度D调整至覆盖波形一个完整周期,根据D个采样点中的最大值和最小值计算出平均值并取整得到平均值A,实时判断D个采样点中等于A的采样值所在的位置,如果该采样值是D个采样点的最后一个值,则生成触发信号;
S5:根据步骤S4中的触发信号控制ADC采样数据的存储读取操作,从而完成示波器的参数触发功能。
2.根据权利要求1所述的基于示波器测量参数的触发方法,其特征在于,所述周期数测量的方法为:设置两个比较电平V′H、V′L,其中VH>V′H,VL>V′L,且VH-V′H=VL-V′L=ΔV;记录每个下降沿中ADC采样数据等于高电平值VH和低电平VL之间的时间间隔Fi,以及ADC采样数据等于比较电平V′H和V′L之间的时间间隔F′i;当Fi=Fi+1且F′i=F′i+1时开始计数,每当上升沿中ADC采样数据等于VH时则令计数器值加1,从而得到周期数。
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