JPH0668524B2 - 周波数測定装置 - Google Patents

周波数測定装置

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JPH0668524B2
JPH0668524B2 JP23349286A JP23349286A JPH0668524B2 JP H0668524 B2 JPH0668524 B2 JP H0668524B2 JP 23349286 A JP23349286 A JP 23349286A JP 23349286 A JP23349286 A JP 23349286A JP H0668524 B2 JPH0668524 B2 JP H0668524B2
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雅博 石川
憲夫 藤木
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明は、パルス信号の周波数を測定する装置に関す
る。
B.従来の技術 従来の周波数測定装置としては特許パルス回路技術事典
(昭和55年5月20日第1版第1刷オーム社発行著者鈴木
康夫、樋口武尚P520)に記載されているようなものがあ
る。この従来例を第7図および第8図に基づいて説明す
る。
カウンタ2は、タイミングコントローラ1により規定さ
れた所定のカウント時間T内に入力されるパルス数をカ
ウントする。ここで所定のカウント時間Tは、周波数測
定精度に必要な時間に設定される。そのカウント結果は
タイミングコントローラ1からのラッチ信号のタイミン
グで出力レジスタ3にラッチされて出力されるととも
に、タイミングコントローラ1からのリセット信号によ
りカウンタ2がリセットされる。すなわち、第8図に示
すとおり、所定のカウント時間、例えばTnでカウントさ
れたパルスのカウント結果Cnは、カウンタ2が次のカウ
ントを行っている間、すなわち、時間Tn+1に出力レジス
タ3から出力される。このように従来の周波数測定装置
においては、出力レジスタ3の出力は、カウント時間T
(=Tn=Tn+1=Tn+2)ごとに更新され、出力レジスタ3
の内容を更新する間隔、すなわち出力リフレッシュ間隔
は測定精度に必要なカウント時間Tとなっている。
C.発明が解決しようとする問題点 そのため、例えばこの従来の周波数測定装置をアナログ
式車速表示装置に用いる場合、車速センサからのパルス
をカウント2でカウントし、スピードメータの針を出力
レジスタ3の出力に応じて振らせるが、出力リフレッシ
ュ間隔が長いと、針の指示位置を変える周期が長くなる
為、急激に車速が変化すると出力レジスタ3の出力が車
速変化に追従できず、針の指示値が飛び飛びとなって動
きがなめらかでなくなる。
この点について以下詳述する。
ここで、スピードメータの表示最高速度を180km/h、そ
の時の針の振れ角を270度、要求される分解能を0.3度と
する。この場合、フルスケールを270/0.3=900分割して
表す必要がある。また、デジタル式車速センサから出力
されるパルス数が最高速度180km/h時で約500Hzとする。
以上のような仕様の車速表示装置においては、180km/h
時に900個のパルスを計数するのに、 900×1/500=1.8秒 かかり、この時間をカウント時間とすると、従来方式で
はこの1.8秒が出力レジスタ3の出力リフレッシュ間隔
とならざるをえない。したがって、スピードメータの針
の指示値は1.8秒周期で変化するため針の動きが非常に
ぎくしゃくしたものとなる。
なお、車速センサからのパルスの比がほぼ50%であるこ
とから、エッヂ検出によりその周波数を1000Hzにできる
が、この場合でもカウント時間T、すなちリフレッシュ
間隔が0.9秒であり未だ不十分である。
一般に針の動きがなめらかであると体感するのは0.1秒
程度の周期で針の指示値を変えれば良いが、出力リフレ
ッシュ間隔を単に短くすると、同時にカウント時間Tも
短くなり、カウント時間T内でカウントするパルスの個
数が少なくなり分解能が低下する。例えば、上記の例で
は、カウント時間Tそのものを0.1秒に設定するとその
時間内にカウントできるパルス数が、180km/時では上記
900個から50個にへってしまい分解能が270/50=5.4度(1
80/50=3.6km/h)と極端に悪化するので好ましくない。
また、いわゆるスタガリング方式と呼ばれ測定方式もあ
るが次のような問題がある。第9図を参照して説明す
る。
この方式においては、分解能から要求される周波数測定
時間をT、出力リフレッシュ間隔をT/nとすれば、並
列のn個のカウンタが必要となる。すなわち、出力リフ
レッシュ間隔と同じ時間隔T/nでカウントされるカウ
ント値をDi(i=1〜N)、ある時点に出力レジスタ
からの出力データをCi(i=1〜N)で表わすと、 となり、この出力データCが出力リフレッシュ間隔T/
n毎に出力される。換言すると、第9図に示すとおり
(n+1)回前のカウント値を順次に切り捨て最新カウ
ント値を加算する。
この方式によれば所望の出力リフレッシュ間隔T/n毎
に出力データCiをリフレッシュできるが、一般にn=
9程度となりカウンタが多くなり、かつ、カウンタ出力
を選択するマルチプレクサも必要となり、回路構成が大
型化してしまうという問題があった。
D.問題点を解決するための手段 本発明は、第1図に示すように、周波数測定時間Tの間
の出力データのリフレッシュ回数をα(αは1よりも大
きな自然数)としたとき、周波数測定時間Tの間の被測
定パルスの計数値Cを計数する計数手段100と、時間
T/α(αは1よりも大きな自然数)毎に計数手段10
0内の計数値CをC(1−1/α)に更新する演算制御
手段200と、時間T/α毎に計数値Cを格納して出力
する格納手段300とを具備して構成される。
E.作用 被測定パルスを計数する計数手段100の計数値Cは、
演算制御手段200によって時間T/α毎にC(1−1
/α)に更新され、格納手段300によって時間T/α
毎に格納されて出力データとして出力される。
第2図により、αをnとし、計数値Cの格納直後に計数
値Cを更新する場合の動作を説明する。時点t1での計数
手段100による周波数測定時間Tの間の計数値CをC0
とし、時間T/αの期間t1〜t2で計数手段100がD1
けカウントアップしたとすると、時点t1において格納手
段300によって計数手段100の周波数測定時間Tの
間の計数値C0が格納、出力されるとともに、計数値C0
格納直後に計数値C0に対して演算が施されて計数値はC0
−C0/nに更新される。計数値が更新されてから時点t2
までに、計数手段100の計数値はアップカウントした
D1を加えて{(C0−C0/n)+D1}=C1となり、時点t2
で格納手段300によってこの計数値C1が格納、出力さ
れる。以下同様に図示のごとく格納手段300から出力
される計数値Cが周期T/nで更新、すなわちリフレッ
シュされ、周波数測定時間T内のパルス周波数の測定デ
ータとして出力される。換言すると、(n+1)回前の
時間T/nから1回前の時間T/nまでの周波数測定時
間T内のn個の計数値Cの平均値C/nをその時点の計
数値Cから切り捨て(C−C/n)、今回新たに計数し
た計数値Dを加える{(C−C/n)+D}ことによ
り、従来のいわゆるスタガリング方式と同様の周波数測
定ができる。
F.実施例 −第1の実施例− 第3図は本発明の一実施例を示す。ここに示す周波数測
定装置は、要求される分解能を得るに必要な周波数計数
時間T/2毎に更新,再起動されるアップダウンカウ
ンタ11を有し、そのアップダウンカウンタ11は切換スイ
ッチ12のアップ端子を介して入力するパルスによりアッ
プカウントし、ダウン端子を介して入力するパルスによ
りダウンカウントする。その出力は、T/2で規定さ
れた出力リフレッシュ間隔でリフレッシュされる出力レ
ジスタ13に供給される。また、アップダウンカウンタ11
の出力はプリセットカウンタ14にも供給され、周期T/
でアップダウンカウンタ11の計数値の下位nビット
を切り捨てたプリセット値Ci/2がプリセットカウン
タ14にプリセットされる。
プリセットカウンタ14はコントロールクロックが入力さ
れている間だけそのプリセット値をアンドゲート15の一
方の入力端子に出力する。アンドゲート15の他方の入力
端子にはコントロールクロックが入力され、従って、コ
ントロールクロックが生起している間だけプリセット値
に相当するパルスが切換スイッチ12のダウン端子に入力
される。ダウン端子はアップ端子に優先するから、コン
トロールクロックが生起している間、アップダウンカウ
ンタ11にはプリセット値に相当するパルスが切換スイッ
チ12を介して入力されダウンカウントする。
出力レジスタ13は、T/2毎にタイミングコントロー
ラ16から出力されるラッチ信号によりアップダウンカウ
ンタ11の出力をラッチしラッチされた内容を出力データ
として出力する。また、プリセットカウンタ14は、T/
毎にタイミングコントローラ16から出力されるラッ
チ信号によりアップダウンカウンタ11の出力のうち下位
nビットを切り捨てた値をラッチする。
以上の構成において、アップダウンカウンタ11が計数手
段100を、プリセットカウンタ14,アンドゲート15およ
び切換スイッチ12が演算制御手段200を、出力レジスタ1
3が格納手段300を構成する。
このように構成された周波数測定装置の作用について第
4図を参照して説明する。
時点t1までアップダウンカウンタ11で計数されたパルス
数をC0とすると、その時点t1でタイミングコントローラ
16から出力されるラッチ信号により出力レジスタ13には
計数値C0がラッチされ、プリセットカウンタ14には計数
値C0の下位nビットを切り捨てたプリセット値C0/2
がプリセットされる。時点t1〜t1′までの間、コントロ
ールクロックが生起しているので、プリセット値がアン
ゲート15を介して切換スイッチ12のダウン端子に入力さ
れる。アップダウンカウンタ11には時点t1〜t1′におい
て、プリセット値に相当するパルスが入力され、時点
t1′においてはその計数値がC0−C0/2=C0′とな
る。時点t1′でコントロールクロックが立ち下がると、
切換スイッチ12のダウン端子の信号が消滅するから、ア
ップ端子に入力されているパルス信号によりアップダウ
ンカウンタ11がアップカウントを開始する。また、時点
t1′でプリセットカウンタ14のプリセット値がリセット
される。
今、時点t1′〜t2までの間の入力パルス信号によりD1
け計数値がアップされたとすると、時点t2におけるアッ
プダウンカウンタ11の計数値C1は、 C1=C0′+D1 となる。従って、時点t2でタイミングコントローラ16か
ら出力されるラッチ信号により、出力レジスタ13が更
新、すなわちリフレッシュされ出力データ C1=C0′+D1 を出力する。この時点t2で、プリセットカウンタ14には
ラッチ信号によりC1/2がプリセットされる。しかし
て、時点t2〜t2′の間では、上述したと同様にしてアッ
プダウンカウンタ11がプリセット値C1/2に相当する
パルス数だけダウンカウントし、時点t2′の計数値がC1
−C1/2=C1′となる。次いで、時点t2′〜t3で入力
パルスによりアップダウンカウンタ11がパルス数D2だけ
アップカウントすれば、時点t3における計数値C2は、 C2=C1′+D2 となり、出力レジスタ13からの出力データが C2=C1′+D2 となる。
このような動作を繰り返し、周波数測定時間T内で出力
レジスタ13は2回リフレッシュされ、また、アップダ
ウンカウンタ11の計数値Cは周波数計数時間T/2n
に更新される。そして、出力レジスタ13の出力は入力パ
ルスのある時間内の個数を示しているから、入力パルス
の周波数と比例した値を示す。
−第2の実施例− 第5図に第2の実施例を示す。第3図と同様な箇所には
同様の符号を付す。
第1の実施例との相違点のみ説明すると、コントロール
クロックに応答してアップダウンカウンタ11の計数値が
そのままプリセットカウンタ14にラッチされ、1/2
分周回路17でプリセット値を1/2分周して切換スイ
ッチ12に出力させる。従って、この実施例も第1の実施
例と全く同様に作用する。
なお、第2の実施例では、プリセットカウンタ14,アン
ドゲート15,1/2分周回路17により演算制御回路20
0が構成される。
第6図は、本実施例における周波数測定装置の応答性を
示すグラフであり、車速40km/hから0.3Gの急減速が起
きた場合を示している。
実線Aが実車速を、破線Bが従来のスタガリング方式で
周波数を測定した場合、一点鎖線Cが本実施例で周波数
を測定した場合を示し、周波数測定時間Tは0.9秒であ
る。実車速は3.6秒後に0km/h、すなわち停止し、従来
のスタガリング方式では実車速に対してT/2、つまり
0.45秒遅れ、本実施例では車速に対してT、つまり0.9
秒遅れる。従って、車が停止した状態で本実施例では約
9km/hを表示することになるが、スピードメータは通常
10km/h程度の針上げを行っており、車が停止した場合、
本実施例でもスピードメータは0km/hを示し、応答性に
何ら問題はない。
以上の2実施例では、リフレッシュ間隔T/2毎にア
ップダウンカウンタ11の計数値に対してC(1−1/2
)の演算を施したが、周波数測定時間T内のリフレッ
シュ回数αを用いて、 C(1−1/α) の演算を施してもよい。
G.発明の効果 本発明によれば、要求される測定精度を維持するために
必要な周波数測定時間Tの間の出力データの更新回数α
(αは1より大きな自然数を設定し、被測定パルスを計
数する計数手段の計数値Cを、時間T/α毎にC(1−
1/α)に更新するとともに、時間T/α毎に出力する
ようにしたので、α個のカウンタやマルチプレクサなど
を用いることなく、いわゆるスタガリング方式に近い精
度で周波数測定が可能となり、周波数測定時間Tに関わ
らず測定結果の出力データを任意の充分短い時間間隔T
/αで更新でき、これにより、分解能を低下することな
く制御対象を従来よりも精度よく滑らかに制御できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のクレーム対応図である。 第2図はその作用を説明する図である。 第3図は本発明の第1の実施例を示すブロック図であ
る。 第4図は、第1の実施例の動作タイミングを示す図であ
る。 第5図は本発明の第2の実施例を示すブロック図であ
る。 第6図は、実施例の応答性と従来のスタガリング方式の
応答性を比較するグラフである。 第7図は、従来の周波数測定装置を示すブロック図であ
る。 第8図は、従来の周波数測定装置の動作タイミングを示
す図である。 第9図は、従来のスタガリング方式を説明する図であ
る。 100:計数手段、200:演算制御手段 300:格納手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周波数測定時間T内に発生するパルスの周
    波数を測定する装置において、周波数測定時間Tの間の
    被測定パルスの計数値Cを計数する計数手段と、 時間T/α(αは1よりも大きな自然数)毎に前記計数
    手段内の計数値CをC(1−1/α)に更新する演算制
    御手段と、 時間T/α毎に計数値Cを格納して出力する格納手段
    と、を具備したことを特徴とする周波数測定装置。
  2. 【請求項2】αを2nとしたことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項に記載の周波数測定装置。
JP23349286A 1986-09-30 1986-09-30 周波数測定装置 Expired - Lifetime JPH0668524B2 (ja)

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JP23349286A JPH0668524B2 (ja) 1986-09-30 1986-09-30 周波数測定装置
US07/103,044 US4953095A (en) 1986-09-30 1987-09-30 Apparatus and method for measuring the frequency of a pulse signal

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JPS6385464A JPS6385464A (ja) 1988-04-15
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