DE4119376C1 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildung des Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahrens nach dem Deutschen Patent 40 36 107 (Hauptpatent)The present invention relates to a further development of the German telemetry period measurement method Patent 40 36 107 (main patent)
Allgemein befaßt sich die Erfindung mit einem Telemetrie- Meßverfahren für ein Telemetrie-System, das unter anderem die Periodendauer eines von einem Sensor erzeugten Signales ermittelt und an einen Telemetrie-Empfänger überträgt.In general, the invention relates to a telemetry Measuring method for a telemetry system, among others the period of a signal generated by a sensor determined and transmitted to a telemetry receiver.
Es ist bereits ein Periodendauer-Meßverfahren für ein Telemetrie- System bekannt, bei dem mittels eines Mikroprozessors eine Periodendauer eines zu messenden Signales dadurch gemessen wird, daß zwischen zwei Flanken gleicher Richtung des zu messenden Signales ein Zähler mittels eines Taktsignales hochgezählt wird. Der Zählerstand, der der Periodendauer entspricht, wird anschließend übertragen. Gleichfalls ist es bekannt, bei einem derartigen System im Falle von relativ hochfrequenten, zu messenden Signalen die Takte zu zählen, die während einer festen Anzahl von Perioden des zu messenden Signales dem Zähler zugeführt werden. Die Anzahl der gemessenen Periodendauern des zu messenden Signales wird bei diesem System derart festgelegt, daß während der Anzahl der Meßperioden bei der untersten zu messenden Frequenz der maximale Zählerstand des Zählers gerade erreicht wird. Mit steigender Frequenz des zu messenden Signales nimmt die Meßzeit ab, so daß nötigerweise auch die erzielbare Auflösung mit ansteigender Frequenz abnimmt.It is already a period measurement method for a telemetry System known, using a microprocessor thereby measuring a period of a signal to be measured is that between two flanks of the same direction of the signals to be measured a counter by means of a clock signal is counted up. The counter reading, that of the period is then transmitted. Likewise, it is known in such a system in the case of relative count the clocks for high-frequency signals to be measured, the during a fixed number of periods of the measured Signals are fed to the counter. The number of The measured period of the signal to be measured is at this system so determined that during the number of Measuring periods at the lowest frequency to be measured maximum counter reading of the counter is just reached. With the measuring time increases with increasing frequency of the signal to be measured from, so that necessarily the achievable resolution decreases with increasing frequency.
Bei Periodendauer-Meßgeräten oder Frequenz-Meßgeräten für den Laborbereich ist es bekannt, eine automatische Frequenzmeßbereicheinstellung des mikroprozessorgesteuerten Meßgerätes dadurch herbeizuführen, daß dieses die Periodendauermessung zunächst ausgehend von einer Anzahl von Meßperioden, die dem Meßsignal mit der niedrigsten meßbaren Frequenz entsprechen, durchführt. Wenn hierbei ein Zählerüberlauf stattfindet, wird die Anzahl der Meßperioden um den Faktor 1000 verringert, woraufhin ein erneutes Hochzählen des Zählers stattfindet. Sollte wiederum ein Überlauf stattfinden, wird erneut eine Verringerung der Anzahl der Meßperioden um den Faktor 1000 vorgenommen, bis schließlich auch ein sehr hochfrequentes Signal ohne Zählerüberlauf bezüglich seiner Periodendauer gemessen werden kann.With period measuring devices or frequency measuring devices for the laboratory area is known to have an automatic frequency measuring range setting of the microprocessor-controlled measuring device by causing this to be the period measurement initially based on a number of measurement periods, which correspond to the measuring signal with the lowest measurable frequency, carries out. If a meter overflow occurs here, becomes the number of measuring periods by a factor of 1000 decreased, whereupon a new counting up of the counter takes place. Should an overflow occur again, again a reduction in the number of measuring periods by Factor 1000 made until finally a very high frequency Signal without counter overflow with respect to its Period duration can be measured.
Ebenfalls ist es bei derartigen Vielfach-Meßgeräten bekannt, im Falle eines Zählerüberlaufs von einer Periodendauermessung auf eine Frequenzmessung des zu messenden Signales umzuschalten. Ein derartiges Meßverfahren erfordert jedoch eine Grundeinstellzeit für das Meßgerät, die davon abhängt, welche Frequenz das zu messende Signal hat. Da innerhalb eines Telemetrie-Meßverfahrens nur ein bestimmtes, unveränderliches zeitliches Fenster für das Messen und Übertragen von Meßdaten für jeweils einen Sensor zur Verfügung steht, kommt das soeben geschilderte, bei Vielfach-Meßgeräten im Labor eingesetzte Meßverfahren für den Bereich der Telemetrie- Meßtechnik nicht in Betracht.It is also known in such multiple measuring devices in the event of a meter overflow from a period measurement to switch to a frequency measurement of the signal to be measured. However, such a measuring method requires a basic setting time for the measuring device, which depends on what frequency the signal to be measured has. There inside a telemetry measurement method only a certain, unchangeable time window for measurement and transmission measurement data is available for one sensor at a time, comes the just described, with multiple measuring devices in Laboratory measuring methods used in the field of telemetry Measurement technology out of the question.
Ausgehend von dem obengenannten Stand der Technik zielt der Gegenstand des Deutschen Patents 40 36 107 darauf ab, ein Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ohne Erhöhung des schaltungstechnischen Aufwandes für das Telemetrie-Meßsystem, mit dem das Meßverfahren ausführbar ist, eine erhöhte Meßauflösung erreicht wird. Dies wird bei dem Gegenstand des genannten Hauptpatents durch ein Telemetrie-Periodendauer- Meßverfahren erreicht, das folgende Verfahrensschritte hat: Zählen von Taktimpulsen über wenigstens eine halbe Periodendauer eines Meßsignales mittels eines Zählers zur Ermittlung eines die ungefähre Periodendauer des Meßsignales anzeigenden Periodendauer-Zählerstandes, Auslesen einer einem Periodendauerbereich, in den der Periodendauer-Zählerstand fällt, zugeordneten Meßperiodenanzahl aus einer Tabelle mittels des Periodendauer-Zählerstandes, wobei die Meßperiodenanzahl so gewählt ist, daß die Zählung der Taktpulse mittels des Zählers auch bei der längsten Periodendauer dieses Periodendauerbereiches gerade noch nicht zu einem Zählerüberlauf führt, Zählen der Taktimpulse über die Meßperiodenanzahl von Perioden des Meßsignales, und Übertragen des Zählerstandes und einer die Meßperiodenzahl darstellenden Information zu einem Telemetrie-Empfänger.Based on the above-mentioned prior art, the Subject of the German patent 40 36 107 depends on a telemetry period measurement method of type mentioned in such a way that without increasing the circuitry outlay for the telemetry measuring system, with which the measuring method can be carried out, an increased Measurement resolution is reached. This is the subject of the main patent mentioned by a telemetry period Measuring method achieved the following process steps has: Counting clock pulses over at least half a period a measurement signal by means of a counter for determination one indicating the approximate period of the measurement signal Period duration counter reading, reading one Period duration range in which the period duration counter reading falls, assigned number of measuring periods from a table by means of the period duration counter reading, the number of measuring periods is chosen so that the counting of the clock pulses by means of the counter even for the longest period Period range just not for a counter overflow leads, counting the clock pulses over the number of measuring periods of periods of the measurement signal, and transmission of the Counter reading and a number representing the measuring period Information about a telemetry receiver.
Bei dem Gegenstand des Hauptpatents findet für die Ermittlung der Meßperiodenanzahl vor dem Tabellenzugriff ein anfängliches Zählen der Taktimpulse über eine Periodendauer statt. Falls es sich bei dem Meßsignal um ein hochfrequentes Meßsignal handelt, erreicht der Zähler bei der Messung über eine einzige Periodendauer nur einen geringen Zählerstand, der somit auch nur eine ungenaue Wiedergabe der Meßperiodendauer ist. Wird aufgrund dieses anfänglich ermittelten Zählerstandes nun auf die Tabelle zum Auslesen der Meßperiodenanzahl zugegriffen, so kann es zu einem Auslesen einer Meßperiodenanzahl kommen, die nur für Meßsignale zutreffend ist, welche in einem anderen Periodendauerbereich liegen. Um hierdurch bedingte ungültige Messung zu verhindern, muß die Zuordnung anfänglicher Periodendauerzählerstände zu den verschiedenen Meßperiodenanzahlen in der Tabelle einen ausreichenden Spielraum zur Verhinderung ungültiger Messungen berücksichtigen, wodurch jedoch auf die bestmögliche Ausschöpfung der Zählerkapazität und somit auf die maximal mögliche Meßgenauigkeit verzichtet wird.The subject of the main patent takes place for the investigation the number of measuring periods before accessing the table initially counting the clock pulses over a period instead of. If the measurement signal is a high-frequency If the measurement signal is active, the counter reaches the measurement over a single period only a low meter reading, which is therefore only an inaccurate reproduction of the measurement period is. Is initially determined on the basis of this Meter reading now on the table for reading out the number of measuring periods accessed, it can lead to a readout of a Number of measuring periods come, which only applies to measuring signals which are in a different period. Around to prevent invalid measurement caused by this the assignment of initial period duration readings to the different numbers of measuring periods in the table are sufficient Scope to prevent invalid measurements take into account, however, thereby ensuring the best possible utilization the counter capacity and thus to the maximum possible Measuring accuracy is dispensed with.
Aus der DE 38 11 735 A1 ist ein Frequenzmeßverfahren bekannt, bei dem eine Programmsteuerung zunächst eine Frequenzmessung nach einem ersten Teilverfahren durchführt, bei dem Taktimpuls des Signals während einer Periode gezählt werden, woraufhin in Abhängigkeit von dem Meßergebnis die Taktimpulse über mehrere Perioden des Signals gezählt oder Pulse des zu messenden Signals während einer vorgegebenen Torzeit gezählt werden. A frequency measuring method is known from DE 38 11 735 A1, in which a program control first measures a frequency after a first sub-procedure the clock pulse of the signal are counted during a period, whereupon the clock pulses depending on the measurement result counted over several periods of the signal or pulses of the signal to be measured during a specified gate time be counted.
Aus der US 41 07 600 ist ein Meßverfahren bekannt, bei dem die Taktrate eines Taktsignales als Funktion der Frequenz des Meßsignales gewählt wird, indem zunächst eine halbe Periodendauer des Meßsignales mit einer festen Taktrate gezählt wird und in Abhängigkeit von dem Meßergebnis die neue Taktrate festgelegt wird.From US 41 07 600 a measuring method is known in which the clock rate of a clock signal as a function of frequency of the measurement signal is selected by first half Period of the measurement signal counted at a fixed clock rate will and depending on the measurement result the new Clock rate is set.
Aus der US 47 60 536 ist ein Frequenz- und Periodendauermeßgerät bekannt, bei dem aufeinanderfolgende Perioden des zu messenden Signales jeweils von Taktimpulsen mit schrittweise heruntergeteilter Taktfrequenz ausgezählt werden.From US 47 60 536 is a frequency and period measuring device known in which successive periods of Signals to be measured each from clock pulses with step by step divided clock frequency can be counted.
Aus der US 45 17 684 ist es bekannt, bei einem Frequenzmeßgerät einen Speicher einzusetzen, der über eine geeignete Speicheradressierung die Zahlenwerte für die Frequenz und die Periodendauer verknüpft. Hierdurch soll der Einsatz eines Rechners zur Verknüpfung dieser Größen vermieden werden.From US 45 17 684 it is known for a frequency measuring device to use a memory that has a suitable Memory addressing the numerical values for the frequency and linked the period. This is the purpose of the mission a computer to link these variables can be avoided.
Der Erfindung nach der vorliegenden Zusatzanmeldung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Telemetrie-Periodendauer- Meßverfahren nach dem Deutschen Patent 40 36 107 so weiterzubilden, daß eine bessere Meßgenauigkeit erreicht wird. The invention according to the present additional application hence the task of determining the telemetry period Measuring method according to German patent 40 36 107 to develop so that a better measurement accuracy is achieved becomes.
Diese Aufgabe wird durch ein Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This task is accomplished by a telemetry period measurement method solved according to claim 1.
Das erfindungsgemäße Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahren sieht vor, daß nach dem Auslesen der ersten Tabelle aufgrund des beispielsweise für eine Periodendauer ermittelten Periodendauerzählerstandes überprüft wird, ob die aus der ersten Tabelle ausgelesene Meßperiodenzahl einen Grenzwert überschreitet. Falls dies nicht der Fall ist, fährt das erfindungsgemäße Verfahren mit dem Zählen der Taktpulse über die Meßperiodenanzahl fort, woraufhin der so ermittelte Zählerstand zu dem Telemetrie-Empfänger übertragen wird. Falls jedoch das Ergebnis der Prüfung positiv ist und somit das Meßsignal als hochfrequent eingestuft wird, wird nach dem Auslesen der ersten Tabelle ein Zählen von Taktimpulsen über eine Mehrzahl von Periodendauern des Meßsignales durchgeführt, bevor mit diesem über eine Mehrzahl von Periodendauern ermittelten Zählwert auf eine zweite Tabelle zum Auslesen der nun genauen Meßperiodenanzahl zugegriffen wird. Nach dem Auslesen der zweiten Tabelle wird der Zähler mit den Taktimpulsen über die aus dieser zweiten Tabelle ausgelesene Meßperiodenanzahl hochgezählt, bevor der Zählwert zu dem Telemetrie- Empfänger übertragen wird.The telemetry period measurement method according to the invention stipulates that after reading the first table of the period duration counter value determined, for example, for a period duration it is checked whether the from the first Table readout number of measuring periods exceeds a limit. If this is not the case, the method according to the invention runs Procedure with counting the clock pulses over the Number of measuring periods continues, whereupon the meter reading determined in this way is transmitted to the telemetry receiver. If so the result of the test is positive and thus the measurement signal is classified as high frequency, after reading the first table a counting of clock pulses over a Carried out a plurality of period durations of the measurement signal, before using it to determine a plurality of periods Count value on a second table for reading out the now the exact number of measuring periods is accessed. After this The counter with the clock pulses is read from the second table about the number of measuring periods read from this second table counted up before the count to the telemetry Recipient is transmitted.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Telemetrie- Periodendauer-Meßverfahrens ist in einem Unteranspruch angegeben.A preferred embodiment of the telemetry according to the invention Period duration measuring method is specified in a subclaim.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahrens näher erläutert. Es zeigt:The following will refer to the accompanying Drawings a preferred embodiment of the invention Telemetry period measurement method explained in more detail. It shows:
Die einzige Figur ein Flußdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Telemetrie-Periodendauer-Meßverfahrens.The only figure a flow diagram of a preferred embodiment of the Telemetry period measurement method according to the invention.
Ein 1. Verfahrensschritt 1 bilden den Start des Meßverfahrens. Bei einem nach dem Verfahren arbeitenden Programm kann es sich um ein Unterprogramm zur Steuerung eines Mikroprozessors eines Telemetrie- Meßsystemes handeln, das in sich zyklisch wiederholender Weise mit einer Zyklusdauer von beispielsweise 80 ms mit einer Mehrzahl von Unterprogrammen in zeitmultiplexer Art die Ausgangssignale von mehreren Telemetrie-Sensoren verarbeitet und an einen Telemetrie-Empfänger überträgt.A first process step 1 forms the start of the measuring process. A program operating according to the method can be a subroutine for controlling a microprocessor of a telemetry measuring system which, in a cyclically repeating manner with a cycle duration of 80 ms, for example, with a plurality of subroutines in a time-multiplexed manner, the output signals from a plurality of telemetry systems. Processed sensors and transmitted them to a telemetry receiver.
In diesem Fall ist der 1. Verfahrensschritt 1 derjenige Programmschritt, mit dessen Ausführung der Mikroprozessor des Telemetrie-Meßsystemes beginnt, wenn das Zeitfenster für die Verarbeitung und Übertragung der Ausgangsgröße eines Sensors mit einem Frequenzausgangssignal erreicht ist, wobei diese Ausgangsgröße mittels des Periodendauer- Meßverfahrens erfaßt werden soll.In this case, the first method step 1 is the program step with the execution of which the microprocessor of the telemetry measuring system begins when the time window for processing and transmitting the output variable of a sensor with a frequency output signal has been reached, this output variable being detected by means of the period duration measuring method shall be.
In einem 2. Verfahrensschritt 2 wird ein Zähler mit einem Startwert geladen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Startwert 7800 H. Dieser Startwert des Zählers ist derart gewählt, daß bei Heraufzählen des Zählers mit einem Taktsignal, welches von einem CPU-Takt abgeleitet ist, über eine Periode eines Meßsignales mit der niedrigsten zu erfassenden Frequenz gerade noch kein Zählerüberlauf stattfindet.In a second method step 2 , a counter is loaded with a start value. In the preferred embodiment, the starting value is 7800 H. This starting value of the counter is selected such that when the counter is incremented with a clock signal which is derived from a CPU clock over a period of a measuring signal with the lowest frequency to be detected, there is just none Counter overflow takes place.
Im Verfahrensschritt 3 wird der Zähler gestartet, woraufhin der Startwert mit jedem Taktimpuls inkrementiert wird.In step 3 , the counter is started, whereupon the start value is incremented with each clock pulse.
Im Verfahrensschritt 4 wird überprüft, ob ein Zählerüberlauf stattgefunden hat. Falls dies der Fall ist, kann bereits jetzt das zu prüfende Meßsignal als zu niederfrequent für eine Auswertung mittels des Meßverfahrens eingestuft werden, so daß die Messung als ungünstig zu definieren ist. In diesem Fall geht das Programm zu dem später zu erläuternden Verfahrensschritt 6.In method step 4 it is checked whether a counter overflow has occurred. If this is the case, the measurement signal to be tested can already be classified as too low-frequency for evaluation by means of the measurement method, so that the measurement can be defined as unfavorable. In this case, the program goes to step 6 to be explained later.
In dem anschließenden Verfahrensschritt 5 wird überprüft, ob eine das Ende einer Periode des Meßsignals anzeigende Signalflanke aufgetreten ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel spricht der Mikroprozessor auf fallende Flanken des zu messenden Signales an und erzeugt bei Auftreten einer fallenden Flanke ein Interrupt. Solange keine Signalflanke auftritt, bleibt der Mikroprozessor in einer Warteschleife, bei der er zu dem Programmschnitt 4 zurückkehrt.In the subsequent method step 5 it is checked whether a signal edge indicating the end of a period of the measurement signal has occurred. In the preferred embodiment, the microprocessor responds to falling edges of the signal to be measured and generates an interrupt when a falling edge occurs. As long as no signal edge occurs, the microprocessor remains in a waiting loop, in which it returns to program section 4 .
Im Falle des Zählerüberlaufs, der bei der Prüfung gemäß Verfahrensschritt 4 erfaßt wird, wird der Zählerstand bei einem 6. Verfahrensschritt 6 auf Null gesetzt, woraufhin das Programm zu dem später zu erläuternden Verfahrensschritt 19 springt, der die Übertragung des Zählerstandes cnt und der codierten Periodenzahl ldn dient. Mit dem nachfolgenden Verfahrensschritt 20 ist in diesem Fall der Meßzyklus beendet.In the event of the counter overflow, which is detected in the test according to method step 4 , the counter status is set to zero in a 6th method step 6 , whereupon the program jumps to method step 19 to be explained later, which transfers the counter status and the coded number of periods ldn serves. In this case, the measuring cycle ends with the subsequent method step 20 .
Die Verfahrensschritte 4 und 5 dienen einerseits dazu, daß zum Zwecke der Synchronisation des Startes der Periodendauermessung auf die jeweils nächste fallende Flanke gewartet wird, und daß andererseits bei zu niederfrequenten Signalen eine diesen Umstand anzeigende Fehlermeldung, bei beispielsweise in der Information cnt=0 bestehen kann, zu dem Empfänger des Telemetrie-Systems übertragen werden kann.Steps 4 and 5 serve, on the one hand, to wait for the next falling edge for the purpose of synchronizing the start of the period measurement, and on the other hand, for signals that are too low-frequency, an error message indicating this fact, for example in the information cnt = 0, may exist to which the receiver of the telemetry system can be transmitted.
Bei zu niedriger Signalfrequenz kann schon bei der Synchronisation auf den Meßbeginn bei den Verfahrensschritt 4 und 5 die zu Verfügung stehende Zeit für einen Meßzyklus überschritten werden. Der Startwert des Zählers, der bei dem bereits erläuterten Verfahrensschritt 3 und dem noch zu erläuternden Verfahrensschritt 9 gewählt wird, ist derart bemessen, daß die Zeit bis zu dem Zählerüberlauf gerade die Messung der längst möglichen Periodendauer des Meßsignales erlaubt. If the signal frequency is too low, the time available for a measuring cycle can be exceeded already in the synchronization to the start of measurement in method steps 4 and 5 . The starting value of the counter, which is selected in method step 3 already explained and method step 9 still to be explained, is dimensioned such that the time until the counter overflow just allows the measurement of the longest possible period of the measurement signal.
Bei der Konfiguration nach dem Ausführungsbeispiel beträgt der Startwert 7800 H, so daß bis zu dem Überlauf des Zählers, der dem Zählerstand FFFFH nach 0000 H entspricht, die Zeit von 8800 H - Zählerständen vergeht. Dies entspricht einer Zeitdauer von 40,8 ms und somit einer niedrigsten Meßfrequenz von 24,5 Hz.In the configuration according to the embodiment is the start value 7800 H, so that until the counter overflows, which corresponds to the counter reading FFFFH after 0000 H, the Time of 8800 H - meter readings pass. This matches with a duration of 40.8 ms and thus a lowest Measuring frequency of 24.5 Hz.
Während der noch unter Bezugnahme auf die Verfahrensschritte ab dem 9. Verfahrensschritt zu erläuternden Messung der ersten Periodendauer gilt dasselbe Zeitlimit. Auch in diesem Fall muß der Zähler in einem 9. Verfahrensschritt 9 auf den erläuterten Startwert gesetzt werden.The same time limit applies during the measurement of the first period to be explained with reference to the method steps from the 9th method step. In this case too, the counter must be set to the explained start value in a 9th method step 9 .
Im ungünstigsten Fall, der dem Meßbeginn unmittelbar nach Auftreten einer fallenden Flanke entspricht, muß also 40,8 ms auf die erste fallende Flanke gewartet werden. Die darauffolgende Messung einer Periodendauer erfordert dieselbe Zeit. Die sich daraus ergebende maximale Zeit für die Periodendauermessung beträgt 81,6 ms. Wenn ein Signal mit längerer Periodendauer anliegt, führt das entweder bei dem bereits unter Bezugnahme auf die Schritte 4 und 5 erläuterten Warten auf die erste Flanke oder bei dem nun zu erläuternden Warten auf die zweite Flanke zu einem Zählerüberlauf, der zu einer Beendigung des Meßprogrammes durch einen Sprung zu dem Verfahrensschritt 19 führt.In the worst case, which corresponds to the start of measurement immediately after the occurrence of a falling edge, 40.8 ms have to be waited for the first falling edge. The subsequent measurement of a period takes the same time. The resulting maximum time for the period measurement is 81.6 ms. If a signal with a longer period is present, this leads to a counter overflow either when waiting for the first edge already explained with reference to steps 4 and 5 or when waiting for the second edge to be explained, which leads to a termination of the measuring program jumps to step 19 .
Der Verfahrensschritt 6 bewirkt also, daß im Falle eines Zählerüberlaufs, welcher bei dem Prüfschritt 4 erfaßt wird, nicht das Auftreten der nächstfolgenden Signalflanke abgewartet wird, da ansonsten die zulässige Meßzeit überschritten werden könnte.Method step 6 thus has the effect that in the event of a counter overflow, which is detected in test step 4 , the occurrence of the next signal edge is not waited for, since otherwise the permissible measurement time could be exceeded.
Wie erwähnt, wird im 9. Schritt 9 der Zähler mit einem Startwert vorbelegt, der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel den Wert 7800 H hat.As mentioned, in step 9, the counter is pre-assigned with a start value, which in the preferred exemplary embodiment has the value 7800 H.
Die Verfahrensschritte 10 und 11 entsprechen identisch den Verfahrensschritt 4 und 5, wobei auch hier die Feststellung des Überlaufes bei dem 10. Verfahrensschritt 10 zu einem Sprung zu dem 6. Verfahrensschritt 6 führt.Method steps 10 and 11 correspond identically to method steps 4 and 5 , with the detection of the overflow in method 10 leading to a jump to method 6 .
Nach Erfassen der Signalflanke im 11. Verfahrensschritt 11 aufgrund des hierbei auftretenden Interrupt-Ereignisses wird in einem 12. Verfahrensschritt 12 der Zähler angehalten. Das Anhalten des Zählers bei diesem Verfahrensschritt ermöglicht es, die nachfolgend erläuterte Manipulation eines 16-Bit- Zählers mit 8-Bit-Befehlen durchzuführen, wie sie bei Prozessoren aus der 8051-Familie zur Verfügung stehen. Würde man nämlich bei einem laufenden 16-Bit-Zähler Manipulationen mit 8-Bit-Befehlen durchführen, so könnte zwischen der Manipulation einer niederwertigen Bitgruppe des Zählers und der Manipulation einer höherwertigen Bitgruppe des Zählers ein Übertrag stattfinden, der zu einem Fehler führen würde. Diese Problematik wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch ausgeräumt, daß vor jeder der nachfolgend erläuterten Manipulationen des 16-Bit-Zählers selbiger angehalten wird, wie dies auch bei dem 12. Verfahrensschritt 12 der Fall ist.After detecting the signal edge in 11th step 11 due to the interrupt event occurring here, the counter is stopped in a 12th step 12 . Stopping the counter in this method step enables the manipulation of a 16-bit counter with 8-bit instructions, as explained below, to be carried out in processors from the 8051 family. If one were to carry out manipulations with 8-bit commands while a 16-bit counter was running, a carry could take place between the manipulation of a low-order bit group of the counter and the manipulation of a high-value bit group of the counter, which would lead to an error. This problem is eliminated in the method according to the invention in that the manipulation of the 16-bit counter is stopped before each of the manipulations explained below, as is also the case with the 12th method step 12 .
Bei dem darauffolgenden 13. Verfahrensschritt wird der Zählerstand um den Startwert vermindert und als Eingangszählerstand cnt1 abgespeichert. Wie erwähnt, erfolgt diese Abspeicherung dadurch, daß bei angehaltenem Zähler nacheinander das niederwertige Byte und sodann das höherwertige Byte unter der Adresse cnt1 abgespeichert werden.In the subsequent 13th process step, the counter reading reduced by the start value and as an input counter reading cnt1 saved. As mentioned, this storage takes place in that with the counter stopped one after the other the least significant byte and then the most significant byte below the address cnt1 can be saved.
Bei dem 14. Verfahrensschritt 14 wird der Zähler auf einen weiteren Startwert (Startwert *) gesetzt, der hier den Wert 15 hat. Diese Vorbesetzung des Zählers mit einem Startwert von 15 Zählerständen anstelle des Rücksetzens des Zählers auf den Wert Null hat folgenden Hintergrund. Die während der Dauer der Unterbrechung des Zählers verstrichene Zeit muß berücksichtigt werden. Dies erfolgt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der Startwert *, der bei dem 14. Verfahrensschritt 14 abgespeichert wird, die Unterbrechung während des 12. und 13. Verfahrensschrittes mit 9 Zählerständen und eine später zu erläuternde Unterbrechung bei einem 22. und 23. Verfahrensschritt mit 6 Zählerständen berücksichtigt wird.In the 14th method step 14 , the counter is set to a further start value (start value *), which has the value 15 here. This default setting of the counter with a starting value of 15 counter values instead of resetting the counter to the value zero has the following background. The time that has elapsed during the interruption of the counter must be taken into account. In the exemplary embodiment shown, this takes place in that the start value *, which is stored in the 14th method step 14 , the interruption during the 12th and 13th method step with 9 counter readings and an interruption to be explained later in a 22nd and 23rd method step with 6 counter readings.
Bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 15 wird der Zähler beginnend ab dem genannten Startwert erneut gestartet.In the subsequent method step 15 , the counter is started again starting from the start value mentioned.
Der bei dem 13. Verfahrensschritt 13 gespeicherte Zählerstand cnt1 wird für den Zugriff auf eine erste Tabelle während eines 16. Verfahrensschrittes 16 verwendet. Der ermittelte Zählerstand cnt1 stellt in erster Näherung der Periodendauer des zu messenden Signales dar und wird als Eingangsgröße für das Auslesen der ersten Tabelle verwendet, in der jeweils vorbestimmten Zählerstandsbereichen jeweils eine bestimmte Anzahl von Meßperioden n und eine bestimmte Codierung ldn zugeordnet sind. Die Meßperiodenanzahl n ist hierbei so gewählt, daß die Zählung der Taktimpulse mittels des Zählers auch bei der längsten Periodendauer eines zu dem Periodendauerbereich dieses Wertes n gehörigen Signales gerade noch nicht zu einem Zählerüberlauf führt. Die Meßperiodenanzahlen n sind in einer solchen Staffelung mit der zugehörigen Codierung ldn in der ersten Tabelle für die jeweiligen Zählerstände cnt1 abgelegt, das einem bestimmten Zählerstand cnt1 und somit einer bestimmten, bereits ungefährt erfaßten Periodendauer des Meßsignals jeweils eine solch Meßperiodenanzahl n zugeordnet ist, daß diese der jeweils nächst kleinere durch eine Zweierpotenz darstellbare Wert unterhalb desjenigen Wertes ist, der sich aus dem Zählerstand und somit der bereits ermittelten ungefähren Periodendauer geteilt durch die Periodendauer der Taktimpulse sowie geteilt durch den maximal zulässigen Zählerstand ergibt. Bei einer bevorzugten, praktisch ausgeführten Ausgestaltung ist der Meßperiodenanzahl n die Codierung als Logarithmus Dualis ldn zugeordnet.The counter reading cnt1 stored in the 13th method step 13 is used to access a first table during a 16th method step 16 . The determined counter reading cnt1 represents a first approximation of the period of the signal to be measured and is used as an input variable for reading out the first table, in which a predetermined number of measuring periods n and a specific coding ldn are assigned to each predetermined counter reading range. The number of measuring periods n is chosen so that the counting of the clock pulses by means of the counter does not lead to a counter overflow even with the longest period of a signal belonging to the period of this value n. The measurement period numbers n are stored in such a graduation with the associated coding ldn in the first table for the respective counter readings cnt1, which is associated with a specific counter reading cnt1 and thus with a certain, already approximated period of the measurement signal, such a number of measurement periods n that this the next smaller value that can be represented by a power of two is below the value that results from the counter reading and thus the approximate period duration already determined divided by the period duration of the clock pulses and divided by the maximum permissible counter reading. In a preferred, practical embodiment, the number of measuring periods n is assigned the coding as a logarithm dualis ldn.
Mit anderen Worten sind die Meßperiodenanzahlen n als Zweierpotenzen mit dem Exponenten ldn festgelegt. Mögliche Werte der Meßperiodenanzahl n sind daher 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, . . .In other words, the measurement period numbers are n Powers of two fixed with the exponent ldn. Possible Values of the number of measuring periods n are therefore 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64,. . .
Durch diese gestaffelte Zuordnung der Meßperiodenanzahlen zu der durch die Schritte 1 bis 15 vorab eingestuften ungefähren Periodendauer ist es möglich, mittels des Taktsignales den Zähler unabhängig von der Periodendauer des zu messenden Signales immer bis zu einem relativ hohen Wert hochzuzählen, bevor das nächste auftretende Interrupt-Signal nach der letzten Periodendauer den Zähler stoppt. Der hohe Zählerstand ermöglicht, wie nachfolgend noch verdeutlicht werden wird, eine Periodendauermessung für jedes Signal unabhängig von seiner Periodendauer mit einer hohen Auflösung.This staggered assignment of the measurement period numbers to the approximate period duration previously classified by steps 1 to 15 makes it possible, using the clock signal, to count the counter up to a relatively high value regardless of the period duration of the signal to be measured, before the next occurring interrupt Signal after the last period stops the counter. The high counter reading enables, as will be explained below, a period duration measurement for each signal regardless of its period duration with a high resolution.
Ein besonders wichtiger Aspekt des Telemetrie- Periodendauer-Meßverfahrens ist nun darin zu sehen, daß der Zähler in dem 15. Verfahrensschritt 15 bereits vor dem Verfahrensschritt 16 des Auslesens der ersten Tabelle gestartet wird uns somit während der Zeitdauer des Tabellenauslesens läuft. Mit anderen Worten wird bei diesem Aspekt im Gegensatz zu der Ausgestaltung nach der Hauptpatentanmeldung der Zähler nicht für den Tabellenzugriff angehalten, sondern läuft während der Zeitdauer der Tabellenzugriffs, wodurch wenigstens die Zeit für die Messung einer Periodendauer des Meßsignales gewonnen wird. Da die Meßzeit begrenzt ist, führt dies besonders bei der Messung im Bereich niedriger Frequenzen zu einer Erhöhung der Meßgenauigkeit.A particularly important aspect of the telemetry period duration measuring method can now be seen in the fact that the counter in the 15th method step 15 is started before the method step 16 of reading out the first table and thus runs for the duration of the table reading out. In other words, in this aspect, in contrast to the configuration after the main patent application, the counter is not stopped for the table access, but runs during the period of the table access, whereby at least the time for measuring a period of the measurement signal is gained. Since the measuring time is limited, this leads to an increase in measuring accuracy, especially when measuring in the range of low frequencies.
Nach Durchführung des Tabellenzugriffs im 16. Verfahrensschritt wird die Meßperiodenanzahl n im 17. Verfahrensschritt daraufhin überprüft, ob diese gleich 1 ist. Falls dies der Fall ist, wird der beim 13. Verfahrensschritt abgespeicherte Eingangszählerstand cnt1 als Zählerstand cnt übernommen, woraufhin das Verfahren mit den bereits erläuterten Verfahrensschritten 19 und 20 den Meßzyklus beendet.After accessing the table in the 16th step, the number of measuring periods n is checked in the 17th step to determine whether it is equal to 1. If this is the case, the input counter status cnt1 stored in the 13th method step is adopted as counter status cnt, whereupon the method ends the measuring cycle with the method steps 19 and 20 already explained.
Falls die Prüfung beim 17. Verfahrensschritt negativ ist, wird bei einem 21. Verfahrensschritt 21 überprüft, ob die Meßperiodenanzahl n kleiner oder gleich 32 ist. Falls dies nicht der Fall ist, wird bei einem 22. Verfahrensschritt 22 der Zähler angehalten und daraufhin der Zählerstand um einen während des 16. Verfahrensschrittes aus der ersten Tabelle ausgelesenen Überlaufzählerstand cntov erhöht. Auch diese Addition erfolgt, wie oben erläutert, mit zwei aufeinanderfolgenden 8-Bit-Additionen einer höherwertigen Bitgruppe des Überlaufzählerstandes und einer niederwertigen Bitgruppe des Überlaufzählerstandes cntov zu dem aktuellen Zählerstand cnt, woraufhin der Zähler bei dem 24. Verfahrensschritt 24 erneut gestartet wird. Dieser Überlaufzählerstand cntov ist derart bemessen, daß der Zähler kurz vor Erreichen der maximal zulässigen Meßzeit überläuft und spätestens dann die Messung beendet. Diese Maßnahme ist für den Fall von schnell fallenden Meßsignalfrequenzen erforderlich. Würde man nämlich nicht den Überlaufzählerstand cntov, dessen Wert von dem Periodendauerbereich abhängt, zu dem momentanen Wert des Zählerstandes aufaddieren, könnte die Messung über die Meßperiodenanzahl n, die durch Auslesen der ersten Tabelle beim 16. Verfahrensschritt 16 erhalten wird, zu einer Überschreitung der Meßzeit führen, weil sich während der Meßdauer nach Auslesen der Tabelle beim 16. Verfahrensschritt 16 die aktuelle Periodendauer des Meßsignales erhöht ha tund nicht mehr der Vorabschützung entspricht. In einem 25. Verfahrensschritt 25 wird ein Schleifenzähler b mit der um 1 verminderten Periodendauerzahl n vorbelegt. Bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 26 wird der Zählerüberlauf geprüft. Falls dies auftritt, springt das Programm zum 19. Verfahrensschritt 19.If the test in the 17th method step is negative, it is checked in a 21st method step 21 whether the number of measuring periods n is less than or equal to 32 . If this is not the case, the counter is stopped at a 22nd method step 22 and then the counter reading is increased by an overflow counter reading cntov read from the first table during the 16th step. As explained above, this addition also takes place with two successive 8-bit additions of a higher-order bit group of the overflow counter reading and a lower-order bit group of the overflow reading cntov to the current counter reading cnt, whereupon the counter is started again in the 24th method step 24 . This overflow counter reading cntov is dimensioned in such a way that the counter overflows shortly before the maximum permissible measurement time is reached and the measurement is ended at the latest. This measure is necessary in the case of rapidly falling measurement signal frequencies. If one were not to add up the overflow counter cntov, the value of which depends on the period, to the current value of the counter, the measurement over the number of measuring periods n, which is obtained by reading the first table in the 16th step 16 , could result in the measuring time being exceeded cause, because during the measuring period after reading the table at the 16th step 16 the current period of the measuring signal has increased and no longer corresponds to the prior protection. In a 25th method step 25 , a loop counter b is pre-assigned with the number of periods n reduced by 1. In the subsequent method step 26 , the counter overflow is checked. If this occurs, the program jumps to 19th step 19 .
Anderenfalls wird bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 27 das Auftreten einer Signalflanke des Meßsignals überprüft. Falls keine Signalflanke auftritt, kehrt das Programm zum 26. Verfahrensschritt 26 zurück. Falls dies jedoch der Fall ist, wird der Schleifenzähler beim 28. Verfahrensschritt 28 dekrementiert. Bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 29 wird überprüft, ob der Schleifenzähler b den Wert Null erreicht hat. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt das Programm zum 26. Verfahrensschritt 26 zurück. Anderenfalls wird bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 30 der Zähler endgültig gestoppt, woraufhin bei dem 31. Verfahrensschritt 31 der Zählerstand cnt wiederum mittels zweier 8-Bit-Subtraktionen um den Überlaufzählerstand cntov vermindert wird, um den wahren Meßwert zu erhalten. Mit einem Sprung zum 19. Verfahrensschritt ist in diesem Fall der Meßzyklus abgeschlossen.Otherwise, the occurrence of a signal edge of the measurement signal is checked in the subsequent method step 27 . If no signal edge occurs, the program returns to 26th step 26 . If this is the case, however, the loop counter is decremented in method step 28 . In the subsequent method step 29 , it is checked whether the loop counter b has reached the value zero. If this is not the case, the program returns to the 26th method step 26 . Otherwise, in the subsequent method step 30, the counter is finally stopped, whereupon in the 31st method step 31, the counter reading cnt is again reduced by the overflow counter reading cntov by means of two 8-bit subtractions in order to obtain the true measured value. In this case, the measuring cycle is completed with a jump to the 19th method step.
Wenn die Prüfung bei dem 21. Verfahrensschritt 21 positiv ausgefallen ist, fährt das Programm mit einem weiteren Prüfungsschritt 33 fort, bei dem überprüft wird, ob die Meßperiodenzahl n größer oder gleich 512 ist. Fall dies nicht der Fall ist, ist das Meßsignal als ein Signal eines mittleren Frequenzbereiches eingestuft. In diesem Fall wird bei einem 34. Verfahrensschritt 34 die Meßperiodenanzahl n durch einen Schleifenzählerwert eines noch zu erläuternden inneren Schleifenzählers geteilt, der im Beispielsfall 32 ist. Bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 35 wird der Zähler auf Überlauf hin überprüft. Falls ein Überlauf stattfindet, geht das Programm zum 19. Verfahrensschritt 19. Anderenfalls wird beim folgenden Verfahrensschritt 36 überprüft, ob eine Signalflanke auftritt. Soweit dies nicht der Fall ist, geht das Programm zum 35. Verfahrensschritt 35 zurück. Bei Auftreten einer Signalflanke wird der Zählerstand beim nächsten Verfahrensschritt 37 auf Null gesetzt. Die nachfolgend erläuterten Verfahrensschritte 38 bis 44 bilden einen inneren Schleifenzähler.If the test in the 21st method step 21 is positive, the program continues with a further test step 33 , in which it is checked whether the measurement period number n is greater than or equal to 512. If this is not the case, the measurement signal is classified as a signal of a medium frequency range. In this case, in a 34th method step 34, the number of measuring periods n is divided by a loop counter value of an inner loop counter to be explained, which is 32 in the example case. In the subsequent method step 35 , the counter is checked for overflow. If an overflow occurs, the program goes to 19th step 19 . Otherwise, it is checked in the following method step 36 whether a signal edge occurs. If this is not the case, the program returns to step 35 . If a signal edge occurs, the counter status is set to zero in the next method step 37 . The method steps 38 to 44 explained below form an inner loop counter.
Zunächst wird bei einem 38. Verfahrensschritt 38 der Schleifenzählerstand auf Null gesetzt, woraufhin bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 39 überprüft wird, ob ein Zählerüberlauf stattfindet. Falls dies der Fall ist, geht das Programm zum 19. Verfahrensschritt 19. Anderenfalls wird überprüft, ob eine Meßsignalflanke aufgetreten ist. Nach dieser Überprüfung im Verfahrensschritt 40 kehrt das Programm zum Verfahrensschritt 39 zurück, falls keine Signalflanke aufgetreten ist. Bei Auftreten einer Meßsignalflanke wird bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 41 der Schleifenzählerstand inkrementiert.First, in a 38th method step 38, the loop counter status is set to zero, whereupon in the subsequent method step 39 it is checked whether a counter overflow takes place. If this is the case, the program goes to 19th step 19 . Otherwise it is checked whether a measurement signal edge has occurred. After this check in method step 40 , the program returns to method step 39 if no signal edge has occurred. If a measuring signal edge occurs, the loop counter status is incremented in the subsequent method step 41 .
Bei dem darauffolgenden Schritt 42 wird überprüft, ob der momentane Schleifenzählerstand den Endwert 32 erreicht hat. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt das Programm zum 39. Verfahrensschritt zurück. Anderenfalls wird bei einem 43. Verfahrensschritt der Meßperiodenzähler dekrementiert. Bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt wird überprüft, ob die Meßperiodenanzahl n den Wert Null erreicht hat. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt das Programm zum 38. Verfahrensschritt 38 zurück. Anderenfalls wird bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 45 der Zähler angehalten und der Zählerinhalt als Zählerstand cnt abgespeichert, woraufhin das Programm mit dem 19. Verfahrensschritt 19 weiterarbeitet.In the subsequent step 42 , it is checked whether the current loop counter reading has reached the end value 32 . If this is not the case, the program returns to the 39th step. Otherwise, the measuring period counter is decremented in a 43rd method step. In the subsequent method step it is checked whether the number of measuring periods n has reached the value zero. If this is not the case, the program returns to the 38th method step 38 . Otherwise, the counter is stopped in the subsequent method step 45 and the counter content is stored as counter reading cnt, whereupon the program continues with the 19th method step 19 .
Wie bereits erwähnt, wird bei dem 33. Verfahrensschritt 33 überprüft, ob die Meßperiodenanzahl n größer oder gleich 512 ist. Falls diese Überprüfung zu einem positiven Ergebnis führt, fährt das Programm mit dem 47. Verfahrensschritt 47 fort, bei dem der Zähler auf Überlauf überprüft wird. Falls ein Überlauf auftritt, springt das Programm zum Verfahrensschritt 19.As already mentioned, it is checked in the 33rd method step 33 whether the number of measurement periods n is greater than or equal to 512. If this check leads to a positive result, the program continues with the 47th method step 47 , in which the counter is checked for overflow. If an overflow occurs, the program jumps to step 19 .
Anderenfalls wird bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 48 überprüft, ob eine Signalflanke des Meßsignales auftritt. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt das Programm zum 47. Verfahrensschritt 47 zurück. Anderenfalls wird bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 49 der Zählerstand auf Null gesetzt, woraufhin bei dem Verfahrensschritt 50 ein Schleifenzählerstand auf Null gesetzt wird. Die nachfolgend erläuterte Programmroutine mit den Verfahrensschritten 49 bis 57 dient dazu, für hohe Frequenzen des Meßsignales eine höhere Genauigkeit bei der Ermittlung der Meßperiodenanzahl zu erzielen. Mit anderen Worten ist die anfängliche Messung einer einzigen Periodendauer zur Ermittlung der Meßperiodenanzahl wegen der bei hohen Frequenzen geringen Zählerstände mit Unsicherheiten behaftet, denen bei einer anfänglichen Messung über eine einzige Periodendauer nur dadurch begegnet werden kann, daß die Tabellenwerte für die Meßperiodenanzahl die Meßungenauigkeit berücksichtigten. Dies würde jedoch zu einem Verlust bezüglich der erzielbaren Genauigkeit führen. Daher wird bei der nachfolgend erläuterten Programmroutine eine Abschätzung der Periodendauer des Meßsignales über mehrere Perioden durchgeführt.Otherwise, it is checked in the subsequent method step 48 whether a signal edge of the measurement signal occurs. If this is not the case, the program returns to the 47th method step 47 . Otherwise, in the subsequent method step 49 the counter reading is set to zero, whereupon in step 50 a loop counter reading is set to zero. The program routine explained below with the method steps 49 to 57 serves to achieve a higher accuracy in determining the number of measuring periods for high frequencies of the measuring signal. In other words, the initial measurement of a single period to determine the number of measuring periods is fraught with uncertainties due to the low meter readings at high frequencies, which can only be countered in an initial measurement over a single period by taking the table values for the number of measuring periods into account the measurement inaccuracy. However, this would lead to a loss in the achievable accuracy. Therefore, in the program routine explained below, the period of the measurement signal is estimated over several periods.
Zu diesem Zwecke wird bei dem 50. Verfahrensschritt 50 der Schleifenzählerstand auf Null gesetzt, woraufhin bei dem 51. Verfahrensschritt 51 der Zähler auf Überlauf überprüft wird. Falls ein Überlauf auftritt, springt das Programm zum Verfahrensschritt 19. Anderenfalls wird überprüft, ob eine Signalflanke des Meßsignals aufgetreten ist. Falls diese Überprüfung bei dem 52. Verfahrensschritt 52 negativ ist, kehrt das Programm zum 51. Verfahrensschritt zurück. Anderenfalls wird ein Schleifenzählerstand bei dem nachfolgenden Verfahrensschritt 53 inkrementiert. Bei dem sich anschließenden Verfahrensschritt 54 wird überprüft, ob der Schleifenzählerstand eine Periodenanzahl für die anfängliche Überprüfung von 20 Perioden erreicht hat. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt die Programmroutine zum 51. Verfahrensschritt zurück. Anderenfalls wird bei dem darauffolgenden 55. Verfahrensschritt 55 der Zähler angehalten und dessen Wert bei dem folgenden Verfahrensschritt 56 als Zählerstand cnt1 gespeichert. Mit diesem wird bei einem 57. Verfahrensschritt 57 auf eine zweite Tabelle zugegriffen, aus der für den hier vorliegenden Bereich hoher Frequenzen die Anzahl der Meßperioden, deren Codierung ldn und der Überlaufzählerstand cntov ausgelesen wird.For this purpose, the loop counter reading is set to zero in the 50th method step 50 , whereupon the counter is checked for overflow in the 51st method step 51 . If an overflow occurs, the program jumps to step 19 . Otherwise, it is checked whether a signal edge of the measurement signal has occurred. If this check at step 52 is negative, the program returns to step 51. Otherwise, a loop counter reading is incremented in the subsequent method step 53 . In the subsequent method step 54 , it is checked whether the loop counter reading has reached a number of periods for the initial check of 20 periods. If this is not the case, the program routine returns to the 51st step. Otherwise, the counter is stopped in the subsequent 55th method step 55 and its value is stored in the following method step 56 as counter reading cnt1. In a 57th method step 57, this is used to access a second table from which the number of measurement periods, their coding ldn and the overflow counter reading cntov are read out for the high frequency range present here.
Bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 58 wird überprüft, ob die Codierung ldn größer oder gleich 14 ist. Falls dies nicht der Fall ist, wird das gemessene Signal dem oberen Bereich mittlerer Frequenzen zugerechnet, so daß das Programm die Periodendauermessung durch Sprung zu dem 34. Programmschritt 34 durchführt. In the subsequent method step 58 , it is checked whether the coding ldn is greater than or equal to 14. If this is not the case, the measured signal is assigned to the upper range of medium frequencies, so that the program carries out the period duration measurement by jumping to the 34th program step 34 .
Ist die Prüfung bei dem 58. Verfahrensschritt 58 positiv, bedeutet dies, daß das Meßsignal als höchstfrequentes Meßsignal eingestuft wird. Für diesen Fall führt das Verfahren bei den nachfolgenden zu erläuternden Verfahrensschritten 59 bis 67 keine Periodendauermessung, sondern eine Frequenzmessung durch.If the test at step 58 is positive, this means that the measurement signal is classified as the highest-frequency measurement signal. In this case, the method does not perform a period measurement, but rather a frequency measurement in the subsequent method steps 59 to 67 to be explained.
Die obere Grenzfrequenz der Periodendauermessung ist durch die Geschwindigkeit des verwendeten Prozessors vorgegeben. Pro Flanke des Meßsignals muß nämlich ein Interrupt abgearbeitet werden. Die Periodendauer darf die für die Abarbeitung eines Interrupts erforderliche Bearbeitungszeit nicht unterschreiten, da sonst einzelne Flanken nicht registriert werden können. Hierdurch wäre die obere Grenzfrequenz stark eingeschränkt, so daß nicht alle bei einem Telemetrie-Meßverfahren auftretenden Frequenzen abgedeckt werden könnten.The upper limit frequency of the period measurement is through specified the speed of the processor used. One interrupt must be processed for each edge of the measurement signal will. The period may be that for the processing of a Interrupts must not be less than the processing time required otherwise individual edges cannot be registered. This would severely limit the upper cutoff frequency so not all in a telemetry measurement process occurring frequencies could be covered.
Bei Einsatz des 8051-Mikrocontrollers besteht jedoch die Möglichkeit, hardwaremäßig Impulse zu zählen. Dabei liegt die Grenzfrequenz bei einem 24tel der Prozessortaktfrequenz, weil das Meßsignal mit einem 12tel der Prozessortaktfrequenz abgetastet wird.However, when using the 8051 microcontroller Possibility to count pulses in terms of hardware. Here lies the cut-off frequency at a 24th of the processor clock frequency, because the measurement signal with a 12th of the processor clock frequency is scanned.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das realisiert worden ist, beträgt die Grenzfrequenz der Periodendauermessung 106 kHz, während diejenige der Frequenzmessung bei 426 kHz liegt.In the preferred embodiment, that has been realized is the cutoff frequency of the period measurement 106 kHz, while that of frequency measurement at 426 kHz lies.
Die Kombination beider Verfahren ermöglicht die Messung von Frequenzen zwischen 25 Hz und 426 kHz, wobei in kleinem Fall die maximal zulässige Meßzeit von 80 ms überschritten wird. Die Auflösung der Frequenzmessung beträgt 13 Bit bei Frequenzen um 100 kHz und steigt bis 15 Bit bei der oberen Grenzfrequenz.The combination of both methods enables the measurement of frequencies between 25 Hz and 426 kHz, with the maximum permissible measurement time of 80 ms is exceeded. The resolution of the frequency measurement is 13 bits at frequencies around 100 kHz and rises to 15 Bit at the upper limit frequency.
Bei einem auf die Maximalmeßzeit von 160 ms angepaßten Verfahren ist eine Periodendauermessung zwischen 13 Hz und 106 kHz mit einer Auflösung zwischen 15 und 16 Bit möglich. Die Frequenzmessung erzielt dabei eine Auflösung von 14 bis 16 Bit bei Signalfrequenzen zwischen 106 kHz und 418 kHz.With a method adapted to the maximum measuring time of 160 ms is a period measurement between 13 Hz and 106 kHz with a resolution between 15 and 16 bit possible. The Frequency measurement achieves a resolution of 14 to 16 Bit at signal frequencies between 106 kHz and 418 kHz.
Zur Durchführung der Frequenzmessung muß das Meßsignal am Eingang T0 (Timer 0) des Prozessors (nicht dargestellt) anliegen. Jede fallende Flanke erhöht dann den Zählerstand des Timers 0. Als Zeitbasis für die Frequenzmessung muß ein Signal mit fester Frequenz am Eingang INT1 (Interrupt 1) anliegen. Das Zählen des Zeitgebers Timer 0 kann durch das Bit TRO (Timer Run 0) gesteuert werden. Zur Frequenzmessung wird das Zählen mit diesem Bit für eine bestimmte vorgegebene Zeit ermöglicht. Diese Zeit wird als entsprechende Anzahl von Flanken am Eingang INT1 abgezählt.To carry out the frequency measurement, the measurement signal on Input T0 (timer 0) of the processor (not shown). Each falling edge then increases the count of the Timers 0. A signal must be used as the time base for frequency measurement with a fixed frequency at input INT1 (interrupt 1). The timer 0 can be counted by the bit TRO (Timer Run 0) can be controlled. For frequency measurement counting with this bit for a specific given one Time allows. This time is called the corresponding number counted by edges at input INT1.
Bei dem realisierten Ausführungsbeispiel hat die Vergleichsfrequenz am Eingang INT1 eine Frequenz von 1,25 kHz, welche der Periodendauer von 800 µs entspricht. Die Messung wird über 98 derartiger Periodendauern durchgeführt, so daß sich eine Meßzeit von 78,4 ms ergibt. Damit wird zusammen mit der bereits erläuterten Vorabmessung die maximale Meßzeit von 80 ms eingehalten.In the realized embodiment, the comparison frequency a frequency of 1.25 kHz at input INT1, which corresponds to the period of 800 µs. The measurement will carried out over 98 such periods, so that results in a measuring time of 78.4 ms. This is together with the the maximum measurement time of 80 already explained ms observed.
Wenn, wie erläutert, bei dem 58. Programmschritt das Vorliegen höchstfrequenter Meßsignale festgestellt wird, wird bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 59 ein Vergleichsfrequenzpulszähler mit der Meßperiodenanzahl n geladen. Daraufhin wird bei dem Verfahrensschritt 60 überprüft, ob eine Flanke der Vergleichsfrequenz am Eingang INT1 vorliegt. Falls dies der Fall ist, geht das Programm zum 60. Verfahrensschritt zurück. Anderenfalls wird der Zähler, der nun als Signalflankenzähler dient, bei dem darauffolgenden Schritt 61 auf Null gesetzt. Falls bei dem darauffolgenden Verfahrensschritt 62 das Auftreten einer Signalflanke erfaßt wird, wird bei dem 63. Verfahrensschritt 63 der Zähler inkrementiert. Anderenfalls geht das Programm direkt zu dem darauffolgenden Verfahrensschritt 64, bei dem überprüft wird, ob eine Flanke der Vergleichsfrequenz vorliegt. If, as explained in the 58th program step, the presence of high-frequency measurement signals is determined, a comparison frequency pulse counter with the number of measurement periods n is loaded in the subsequent method step 59 . A check is then carried out in step 60 to determine whether there is an edge of the comparison frequency at input INT1. If so, the program goes back to step 60. Otherwise, the counter, which now serves as a signal edge counter, is set to zero in the subsequent step 61 . If the occurrence of a signal edge is detected in the subsequent method step 62 , the counter is incremented in the 63rd method step 63 . Otherwise, the program goes directly to the subsequent method step 64 , in which it is checked whether there is an edge of the comparison frequency.
Falls dies der Fall ist, wird bei dem 65. Verfahrensschritt 65 der Vergleichsfrequenzpulszähler b dekrementiert. Anderenfalls wird dieser Programmschritt übersprungen, woraufhin das Programm bei dem 66. Programmschritt 66 überprüft, ob der Vergleichsfrequenzpulszähler b mittlerweile den Zählwert Null erreicht hat. Falls dies nicht der Fall ist, geht das Verfahren zu dem 62. Schritt zurück. Anderenfalls wird der momentane Zählerstand bei dem darauffolgenden Programmschritt 67 als Zählerstand "cnt" abgespeichert, woraufhin die Übertragung des Zählerstandes "cnt" sowie der codierten Periodenanzahl "ldn" bei dem 19. Verfahrensschritt erfolgt, bevor das Verfahren bei dem 20. Verfahrensschritt beendet wird.If this is the case, the comparison frequency pulse counter b is decremented in the 65th method step 65 . Otherwise this program step is skipped, whereupon the program checks at the 66th program step 66 whether the comparison frequency pulse counter b has meanwhile reached the count value zero. If not, the process goes back to the 62nd step. Otherwise, the current counter reading is stored as counter reading "cnt" in the subsequent program step 67 , whereupon the transmission of the counter reading "cnt" and the coded number of periods "ldn" takes place in the 19th process step before the process is ended in the 20th process step.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden folgende Daten zwischen dem Telemetriesender und dem Telemetriempfänger übertragen:In the preferred embodiment, the following data between the telemetry transmitter and the telemetry receiver transfer:
Einerseits Zählerstand cnt als 16-Bit-Wort und andererseits die Codierung der Periodenzahl ldn als 4-Bit-Wort.On the one hand counter reading cnt as a 16-bit word and on the other hand the coding of the period number ldn as a 4-bit word.
Bekannt ist die Prozessortaktfrequenz fcpu von 10,24 MHz.The processor clock frequency fcpu of 10.24 MHz is known.
Auf Seiten des Telemetrieempfängers müssen für die Berechnung der Signalfrequenz zwei Fälle unterschieden werden:On the part of the telemetry receiver must for the calculation the signal frequency two cases can be distinguished:
Einerseits der Fall der Periodendauermessung, der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegt, wenn die Codierung ldn im Wertebereich zwischen 0 und 13 liegt. Da mit ldn der Zweierlogarithmus der Periodenzahl übertragen wird, wird die Periodenzahl folgendermaßen ermittelt: n=2ldn.On the one hand, the case of the period measurement, which is present in the preferred embodiment when the coding ldn is in the value range between 0 and 13. Since the two logarithm of the number of periods is transmitted with ldn, the number of periods is determined as follows: n = 2 ldn .
In diesem Fall berechnet sich die Frequenz f folgendermaßen:In this case, the frequency f is calculated as follows:
Falls die Codierung ldn den Wert 14 oder 15 hat, sagt dies aus, daß eine Frequenzmessung durchgeführt worden ist. Die Periodenzahl n beträgt in diesem Fall 98 bei einem Wert von ldn=14 bzw. 196 bei einem Wert von ldn=15. Die Frequenz berechnet sich sodann folgendermaßen:If the coding ldn has the value 14 or 15, it says so that a frequency measurement has been carried out. The Period number n in this case is 98 with a value of ldn = 14 or 196 with a value of ldn = 15. The frequency is then calculated as follows:
Eine ungültige Messung wird als cnt=0 codiert. Das Unterschreiten der unteren Grenzfrequenz wird als ldn=0 codiert.An invalid measurement is coded as cnt = 0. The shortfall the lower limit frequency is coded as ldn = 0.
Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß die angegebenen Zahlenwerte lediglich der Erläuterung einer Fallunterscheidung dienen und somit vom Anwendungsfall abhängen.It is obvious to a person skilled in the art that the specified Numerical values only to explain a case distinction serve and thus depend on the application.
Claims (3)
- 1.1 Zählen (15) von Taktimpulsen über wenigstens eine halbe Periodendauer eines Meßsignales mittels eines Zählers zur Ermittlung eines die ungefähre Periodendauer des Meßsignales anzeigenden Periodendauer-Zählerstandes, (cnt1)
- 1.2 Auslesen (16) einer einem Periodendauerbereich, in den der Periodendauer-Zählerstand (cnt1) fällt, zugeordneten Meßperiodenanzahl (n) aus einer ersten Tabelle mittels des Periodendauer-Zählerstandes (cnt1), wobei die Meßperiodenanzahl (n) so gewählt ist, daß die Zählung der Taktimpulse mittels des Zählers auch bei der längsten Periodendauer dieses Periodendauerbereiches gerade noch nicht zu einem Zählerüberlauf führt,
- 1.3 Zählen der Taktimpulse über die Meßperiodenanzahl (n) von Perioden des Meßsignales, und
- 1.4 Übertragen des Zählerstandes (cnt) und einer die Meßperiodenanzahl (n) darstellenden Information (ldn) zu einem Telemetrie-Empfänger, nach Patent 40 36 107,
- 1.1 counting ( 15 ) clock pulses over at least half a period of a measurement signal by means of a counter to determine a period duration counter reading indicating the approximate period of the measurement signal, (cnt1)
- 1.2 Reading out ( 16 ) a number of measuring periods (n) assigned to a period duration range in which the period duration counter reading (cnt1) falls, from a first table by means of the period duration counter reading (cnt1), the measuring period number (n) being selected such that the Counting the clock pulses by means of the counter does not lead to a counter overflow even with the longest period of this period,
- 1.3 counting the clock pulses over the number of measuring periods (n) of periods of the measuring signal, and
- 1.4 transmission of the counter reading (cnt) and information (ldn) representing the number of measuring periods (n) to a telemetry receiver, according to patent 40 36 107,
- 1.5 Prüfen (33), ob die bei dem Verfahrensschritt 1.2 erhaltene Meßperiodenanzahl (n) einen Gegenwert (512) überschreitet;
- 1.51 falls das Ergebnis des Prüfens (33) nach Verfahrensschritt 1.5 negativ ist,
- 1.6 Fortfahren mit den Verfahrensschritten 1.3 und 1.4
- 1.52 falls das Ergebnis des Prüfens (33) nach Verfahrensschritt 1.5 positiv ist,
- 1.7 erneutes Zählen (47 bis 54) von Taktimpulsen über eine eine Mehrzahl (20) von Periodendauern des Meßsignales umfassende Zählzeit, die länger als diejenige des Verfahrensschrittes 1.1 ist, mittels eines Zählers zur erneuten Ermittlung eines die ungefähre Periodendauer des Meßsignales anzeigenden Periodendauer-Zählerständes (cnt1);
- 1.8 erneutes Auslesen einer einem Periodendauerbereich, in den der Periodendauer-Zählerstand fällt, zugeordneten Meßperiodenanzahl (n) aus einer zweiten Tabelle mittels des Periodendauer-Zählerstandes, wobei die Meßperiodenanzahl so gewählt ist, daß die Zählung der Taktimpulse mittels des Zählers auch bei der längsten Periodendauer dieses Periodendauerbereiches gerade noch nicht zu einem Zählerüberlauf führt, und
- 1.9 Fortfahren mit den Verfahrenschritten des Zählens der Taktimpulse über die so ermittelte Meßperiodenanzahl und des Übertragens (19) des Zählerstandes (cnt) und der die Meßperiodenanzahl (n) darstellenden Information (ldn) zu dem Telemetrie-Empfänger.
- 1.5 Check ( 33 ) whether the number of measurement periods (n) obtained in method step 1.2 exceeds a counter value (512);
- 1.51 if the result of the test ( 33 ) after method step 1.5 is negative,
- 1.6 Continue with process steps 1.3 and 1.4
- 1.52 if the result of the test ( 33 ) after method step 1.5 is positive,
- 1.7 renewed counting ( 47 to 54 ) of clock pulses over a counting time comprising a plurality ( 20 ) of period durations of the measurement signal, which is longer than that of method step 1.1, by means of a counter for the renewed determination of a period duration counter reading indicating the approximate period duration of the measurement signal ( cnt1);
- 1.8 rereading a number of measuring periods (n) assigned to a period duration range in which the period duration counter falls, from a second table by means of the period duration counter reading, the number of measuring periods being chosen so that the counting of the clock pulses by means of the counter even with the longest period duration this period does not lead to a counter overflow, and
- 1.9 Continue with the steps of counting the clock pulses over the number of measuring periods determined in this way and transmitting ( 19 ) the count (cnt) and the information representing the number of measuring periods (n) to the telemetry receiver.
- 1.71 Rücksetzen und erneutes Starten (49) des Zählers (cnt: =0);
- 1.72 Rücksetzen (50) eines Schleifenzählers;
- 1.73 Inkrementieren (53) des Schleifenzählers bei jeder Flanke des Meßsignales; und
- 1.74 Anhalten (55) des Zählers, sobald der Zählerstand des Schleifenzählers der Mehrzahl (20) von Periodendauern entspricht.
- 1.71 Reset and restart ( 49 ) the counter (cnt: = 0);
- 1.72 resetting ( 50 ) a loop counter;
- 1.73 incrementing ( 53 ) the loop counter on each edge of the measurement signal; and
- 1.74 stop ( 55 ) of the counter as soon as the count of the loop counter corresponds to the plurality ( 20 ) of period durations.
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- 1991-06-12 DE DE19914119376 patent/DE4119376C1/de not_active Expired - Lifetime
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