4 多周期测周法

　  对信号M分频后触发产生门控信号对时标信号计数(如图2所示)。

　  误差中前项是量化误差，后部分是因为标准信号误差引起的。从式中可知，被测信号周期扩展M倍后，对时标信号的频率要求不很高，电路容易实现，并能将量化误差降到单周期测量的1／M；为减小标准信号带来的误差，要求时标信号具有较高的精度。

 触发误差的抑制 传感器输出的信号为矩形波信号由原始振荡信号经整形得到，信号中叠加的噪声在整形时会使矩形波信号的触发沿提前或滞后。多周期测周时使相邻周期的触发误差相互抵消。M个周期的累计触发误差只相当于单个周期的触发误差。

　  5 信号测量单片机控制电路的实现

　  图3为多周期测周的原理图，其核心是P89LPC935。

　  P89LPC935是PHILIPS公司LPC900系列单片封装的微控制器，采用了高性能的处理器结构(与51系列兼容)，速度6倍于标准80C51器件，除51系列单片机资源外还具有8 kB FLASH程序存储器，512片内用户数据E2PROM存储区，2个4路输入的8位A／D转换器和2个DAC，I2C，SPI总线、片内看门狗和复位电路、捕获／比较单元(CCU)等资源。

　  原始信号(传感器输出的与气压有关的矩形波信号)接到分频电路CD4020的时钟输入端，经256分频后接到P89LPC935的／INT1端，作为门控信号控制P89LPC935内部的定时计数器1。定时计数器1工作在定时方式，在门控信号为高电平时计数。时钟为PCLK，为外接晶振11.059 2 MHz的2分频(6倍于标准80C51器件)，即5.529 6 MHz。

　  如图4所示，原始信号周期C在200 μs左右，256分频后的门控信号周期在51 200μs左右(256C)，一个周期中高电平部分约为25 600 μs(高电平部分128 C)，在高电平时对5.529 6 MHz计数，其计数值约为141 500，超过16位计数器的长度，将产生溢出并产生中断。开辟1个内部RAM，在中断服务子程序中进行加l操作，即可满足计数字长要求。计数过程如下：

　  S1：首先判断／INT1是否为高电平，该过程时间最长256C；

　  S2：判断／INT1是否为低电平，若是，计数器清零，允许计数，允许计数器溢出中断，该过程时间128C；

　  S3：／INT1为高电平时计数器计数，计数器溢出时产生中断，中断服务子程序中高位加1，该过程时间128C；

　  S4：后续处理，包括频率计算、温度采集及其他运算。该过程时间小于128C。

　  整个计数及处理过程时间小于640 C，在128 ms以内，远小于10 s。原始信号的周期C及测量误差如下计算。原始信号的周期为C，计数值为N，计算公式为：

　  其中，M=128；τ=(1／5.529 6)μs；128C=(N／5.5296)μs，C=N×0.001 4μs。

　  其测量误差为：

 　  误差中前项是量化误差，为0.001 4μs；后部分是因为标准信号误差(即晶振的误差)引起的。在整个测量范围内，C最大值为211.787 9μs，选取准确度优于5 ppm的晶振，该项误差最大值为：211.787 9μs×5 ppm=0.001 1μs；两者的和小于0.002 636 2μs，满足要求。