CN207081983U - 智能脉冲信号检测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能脉冲信号检测器，由控制器、分频器、锁相环、基准信号发生器组成；控制器用于扫描设定分频数，控制器将分频数输出至分频器的相应输入端，分频器将接收的被测信号按照设定的分频数分频得到整形信号；基准信号发生器输出基准信号；锁相环接收整形信号和基准信号，将二者比较，比较结果输出至控制器，由控制器选择最小的比较结果对应的分频数锁定输出。本实用新型能完成各种频率脉冲波形的发生，并且性能稳定，能满足各种测量系统的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种脉冲信号检测器，尤其涉及一种智能脉冲信号检测器，属于电路技术领域。
背景技术
随着现代工业的发展，在电子工程、自动控制、通信工程、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常用到各种物理量与其基础物理量的比较，将被检测物理量转换成脉冲频率信号，然后与基础信号比较。并且随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种频率信号的比较检测器。用集成电路实现的智能脉冲信号检测器能满足各种频率的脉冲信号与基础脉冲的比较。再加之可编程控制器件的配合使用，使得该检测器对被检测波形的控制达到了高度的灵活，尤其在频率范围宽度上体现尤为突出。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种智能脉冲信号检测器。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
智能脉冲信号检测器由控制器、分频器、锁相环、基准信号发生器组成；控制器用于扫描设定分频数，控制器将分频数输出至分频器的相应输入端，分频器将接收的被测信号按照设定的分频数分频得到整形信号；基准信号发生器输出基准信号；锁相环接收整形信号和基准信号，将二者比较，比较结果输出至控制器，由控制器选择最小的比较结果对应的分频数锁定输出。
锁相环采用CD4046高速锁相环U3，分频器选用MC14522可编程分频器U4-U6，控制器选用AT89C51单片机U7；基准信号发生器包括CD4069反相器U1、CD4518分频器U2；CD4069反相器U1的1A引脚经电容C2接地，其1Y和2A引脚经电容C1接地，其2Y引脚接其3A引脚，其VDD引脚接10V电源，其Vss引脚接地，其3Y引脚接CD4518分频器U2的1CP引脚；100KHZ石英晶体振荡器与电阻R1并联在CD4069反相器U1的1A和1Y引脚之间；CD4518分频器U2的VDD引脚和1EN引脚接10V电源，其2CP引脚、1R引脚、2R引脚、Vss引脚接地，其1Q4引脚接其2EN引脚，其2Q4引脚接CD4046高速锁相环U3的PHI1引脚，CD4046高速锁相环U3的PHI2引脚接MC14522可编程分频器U6的Oc引脚，其PHD2引脚经电阻R3接其VCO1引脚，其VCO1引脚经串联的电阻R3和电容C4接地，其INH引脚和Vss引脚接地，其VDD引脚接10V电源，其DEM0引脚接滑动变阻器电阻R5的动臂，其VCO0引脚接AT89C51单片机U7的P2.0引脚，其C1A引脚经电容C3接其C1B引脚，其R1引脚经电阻R4接地；MC14522可编程分频器U4的CF引脚、VDD引脚接5V电源，其EN引脚、Vss引脚接地，其R引脚经电阻R6接地的同时作为复位信号的输入端，其CP引脚和Oc引脚分别接MC14522可编程分频器U5的Q4引脚和CF引脚，其D1-D4引脚分别接AT89C51单片机U7的P0.3- P0.0引脚的同时分别经电阻R12-R9接地；MC14522可编程分频器U5的VDD引脚接5V电源，其EN引脚、Vss引脚接地，其R引脚经电阻R7接地的同时作为复位信号的输入端，其CP引脚和Oc引脚分别接MC14522可编程分频器U6的Q4引脚和CF引脚，其D1-D4引脚分别接AT89C51单片机U7的P0.7-P0.4引脚的同时分别经电阻R16-R13接地；MC14522可编程分频器U6的CF引脚、VDD引脚接5V电源，其EN引脚用于接复位信号，其Vss引脚接地，其R引脚经电阻R8接地的同时作为复位信号的输入端，其CP引脚用于输入被测脉冲，其Oc引脚分别接MC14522可编程分频器U4-U6的PE引脚，其D1-D4引脚分别接AT89C51单片机U7的P1.4- P1.0引脚的同时分别经电阻R20-R17接地；AT89C51单片机U7的P2.1引脚用于输入检测信号，24KHZ石英晶体振荡器连接在AT89C51单片机U7的XTAL1引脚和XTAL2引脚之间，AT89C51单片机U7的XTAL1引脚和XTAL2引脚分别经电容C6和C7接地。
采用上述技术方案所取得的技术效果在于：本实用新型能完成各种频率脉冲波形的发生，并且性能稳定，能满足各种测量系统的需求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的原理框图；
图2是实施例1的电路原理图。
具体实施方式
实施例1：
智能脉冲信号检测器由控制器、分频器、锁相环、基准信号发生器组成；控制器用于扫描设定分频数，控制器将分频数输出至分频器的相应输入端，分频器将接收的被测信号按照设定的分频数分频得到整形信号；基准信号发生器输出基准信号；锁相环接收整形信号和基准信号，将二者比较，比较结果输出至控制器，由控制器选择最小的比较结果对应的分频数锁定输出。
分频器和锁相环合作完成被检测脉冲信号的整形。控制器对分频器的分频数进行连续扫描设定，以得到最适合锁相环识别的信号。然后由控制器发出是否同步的信号。锁相环也同时发出是否同步的信号，并且该信号是模拟信号，可以连接一个表头测量表进行可视化显示。智能控制的目的是为了使分频器更好的接受指令，然后以最佳频率进行比较，产生高精度分频结果。基准信号发生器的作用是为锁相环提供统一的比较信号，起到基准点的作用。
控制器内设程序中设定同步偏差的大小。
锁相系统采用CD4046高速锁相环，是由CMOS电路构成的多功能单片集成锁相环，具有功耗低、输入阻抗高、电源电压低等优点。10V电源能实现1.2MHz的工作频率。锁相的意义是相位同步的自动控制,功能是完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环,简称PLL。CD4046由相位比较器（PC）、压控振荡器（VCO）组成。由CD4046对经过分频处理的频率进行捕捉锁定，然后与基频信号进行比较，找出其占空比的数值比值差别，该比值的倒数即为脉冲的倍数。
分频器选用MC14522可编程分频器，它是一个需要很少外部元件的精密分频器。适当调整外部控制条件，它以产生准确的脉冲信号。分频相当于做除法。一片MC14522可编程分频器配上单片机输出开关信号，预制分频数，可构成一级可编程分频器，分频系数可从1～9中任意设定。本实施例利用三片MC14522可编程分频器组成三级分频器。
由于MC14522可编程分频器的输出脉冲分频数是由单片机进行精密调节的，所以智能化的可编程分频器需要输入一个可以智能化控制调节的分频数，并且该分频数要求是一个BCD码的开关量，来满足可编程分频器的预制数的需要，于是用AT89C51单片机作控制器来满足分频数控制的需要。MC14522可编程分频器的电源电压范围是3到18伏直流。
AT89C51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器。串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。一般AT89C51单片机的工作电源电压是4.5到5.5伏直流。其硬件振荡频率则为24MHZ。
从AT89C51单片机的技术参数可知，该器件为32个可编程I/O口线。P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。P1口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1口的输出缓冲级可采用吸收或输出电流的方式驱动4个TTL逻辑门电路。P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口的输出缓冲级采用吸收或输出电流的方式4个TTL逻辑门电路。P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级采用吸收或输出电流的方式驱动4个TTL逻辑门电路。
由于AT89C51单片机的输入输出口的电压一般和其电源电压的大小一样，并且MC14522可编程分频器的预制管脚所需要的电压为MC14522可编程分频器的电源电压，电流一般要求为0.05mA,所以选择AT89C51单片机和MC14522可编程分频器应用共同的电源，电压为5V，可由7805三端稳压器完成。
该发明的基准信号发生器由一个100KHZ石英晶体振荡器，一个CD4069反相器一个CD4518分频器和两个石英电容组成。
锁相环采用CD4046高速锁相环U3，分频器选用MC14522可编程分频器U4-U6，控制器选用AT89C51单片机U7；基准信号发生器包括CD4069反相器U1、CD4518分频器U2；CD4069反相器U1的1A引脚经电容C2接地，其1Y和2A引脚经电容C1接地，其2Y引脚接其3A引脚，其VDD引脚接10V电源，其Vss引脚接地，其3Y引脚接CD4518分频器U2的1CP引脚；100KHZ石英晶体振荡器与电阻R1并联在CD4069反相器U1的1A和1Y引脚之间；CD4518分频器U2的VDD引脚和1EN引脚接10V电源，其2CP引脚、1R引脚、2R引脚、Vss引脚接地，其1Q4引脚接其2EN引脚，其2Q4引脚接CD4046高速锁相环U3的PHI1引脚，CD4046高速锁相环U3的PHI2引脚接MC14522可编程分频器U6的Oc引脚，其PHD2引脚经电阻R3接其VCO1引脚，其VCO1引脚经串联的电阻R3和电容C4接地，其INH引脚和Vss引脚接地，其VDD引脚接10V电源，其DEM0引脚接滑动变阻器电阻R5的动臂，其VCO0引脚接AT89C51单片机U7的P2.0引脚，其C1A引脚经电容C3接其C1B引脚，其R1引脚经电阻R4接地；MC14522可编程分频器U4的CF引脚、VDD引脚接5V电源，其EN引脚、Vss引脚接地，其R引脚经电阻R6接地的同时作为复位信号的输入端，其CP引脚和Oc引脚分别接MC14522可编程分频器U5的Q4引脚和CF引脚，其D1-D4引脚分别接AT89C51单片机U7的P0.3- P0.0引脚的同时分别经电阻R12-R9接地；MC14522可编程分频器U5的VDD引脚接5V电源，其EN引脚、Vss引脚接地，其R引脚经电阻R7接地的同时作为复位信号的输入端，其CP引脚和Oc引脚分别接MC14522可编程分频器U6的Q4引脚和CF引脚，其D1-D4引脚分别接AT89C51单片机U7的P0.7-P0.4引脚的同时分别经电阻R16-R13接地；MC14522可编程分频器U6的CF引脚、VDD引脚接5V电源，其EN引脚用于接复位信号，其Vss引脚接地，其R引脚经电阻R8接地的同时作为复位信号的输入端，其CP引脚用于输入被测脉冲，其Oc引脚分别接MC14522可编程分频器U4-U6的PE引脚，其D1-D4引脚分别接AT89C51单片机U7的P1.4- P1.0引脚的同时分别经电阻R20-R17接地；AT89C51单片机U7的P2.1引脚用于输入检测信号，24KHZ石英晶体振荡器连接在AT89C51单片机U7的XTAL1引脚和XTAL2引脚之间，AT89C51单片机U7的XTAL1引脚和XTAL2引脚分别经电容C6和C7接地。
本发明能完成各种频率脉冲波形的发生，并且性能稳定，能满足各种测量系统的需求，具有一定实用价值。
Claims (2)
1.一种智能脉冲信号检测器，其特征在于：由控制器、分频器、锁相环、基准信号发生器组成；控制器用于扫描设定分频数，控制器将分频数输出至分频器的相应输入端，分频器将接收的被测信号按照设定的分频数分频得到整形信号；基准信号发生器输出基准信号；锁相环接收整形信号和基准信号，将二者比较，比较结果输出至控制器，由控制器选择最小的比较结果对应的分频数锁定输出。
2.根据权利要求1所述的智能脉冲信号检测器，其特征在于：锁相环采用CD4046高速锁相环U3，分频器选用MC14522可编程分频器U4-U6，控制器选用AT89C51单片机U7；基准信号发生器包括CD4069反相器U1、CD4518分频器U2；CD4069反相器U1的1A引脚经电容C2接地，其1Y和2A引脚经电容C1接地，其2Y引脚接其3A引脚，其VDD引脚接10V电源，其Vss引脚接地，其3Y引脚接CD4518分频器U2的1CP引脚；100KHZ石英晶体振荡器与电阻R1并联在CD4069反相器U1的1A和1Y引脚之间；CD4518分频器U2的VDD引脚和1EN引脚接10V电源，其2CP引脚、1R引脚、2R引脚、Vss引脚接地，其1Q4引脚接其2EN引脚，其2Q4引脚接CD4046高速锁相环U3的PHI1引脚，CD4046高速锁相环U3的PHI2引脚接MC14522可编程分频器U6的Oc引脚，其PHD2引脚经电阻R3接其VCO1引脚，其VCO1引脚经串联的电阻R3和电容C4接地，其INH引脚和Vss引脚接地，其VDD引脚接10V电源，其DEM0引脚接滑动变阻器电阻R5的动臂，其VCO0引脚接AT89C51单片机U7的P2.0引脚，其C1A引脚经电容C3接其C1B引脚，其R1引脚经电阻R4接地；MC14522可编程分频器U4的CF引脚、VDD引脚接5V电源，其EN引脚、Vss引脚接地，其R引脚经电阻R6接地的同时作为复位信号的输入端，其CP引脚和Oc引脚分别接MC14522可编程分频器U5的Q4引脚和CF引脚，其D1-D4引脚分别接AT89C51单片机U7的P0.3- P0.0引脚的同时分别经电阻R12-R9接地；MC14522可编程分频器U5的VDD引脚接5V电源，其EN引脚、Vss引脚接地，其R引脚经电阻R7接地的同时作为复位信号的输入端，其CP引脚和Oc引脚分别接MC14522可编程分频器U6的Q4引脚和CF引脚，其D1-D4引脚分别接AT89C51单片机U7的P0.7- P0.4引脚的同时分别经电阻R16-R13接地；MC14522可编程分频器U6的CF引脚、VDD引脚接5V电源，其EN引脚用于接复位信号，其Vss引脚接地，其R引脚经电阻R8接地的同时作为复位信号的输入端，其CP引脚用于输入被测脉冲，其Oc引脚分别接MC14522可编程分频器U4-U6的PE引脚，其D1-D4引脚分别接AT89C51单片机U7的P1.4- P1.0引脚的同时分别经电阻R20-R17接地；AT89C51单片机U7的P2.1引脚用于输入检测信号，24KHZ石英晶体振荡器连接在AT89C51单片机U7的XTAL1引脚和XTAL2引脚之间，AT89C51单片机U7的XTAL1引脚和XTAL2引脚分别经电容C6和C7接地。
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