时频参数测量中存储容量的压缩方法.pdfVIP

《电子技术应用》2OO2 年第 3 期 图 l 测 频 方 法 示 意 图 图 2 周 期 测 量 原 理 图 在 智 能 仪 表 、网 络 通 讯 、过 程 控 制 等 测 控 系 统 应 用 中 ，经 常 需 要 对 脉 冲 信 号 的 频 率（ 或 周 期 ）进 行 精 确 测 量 。 常 用 的 方 法 是 被 测 信 号 作 为 闸 门 信 号 ，而 用 一 个 标 准 频 率 信 号 作 为 填 充 脉 冲 ，在 闸 门 周 期 内 对 标 准 频 率 信 号 计 数 ，如 图 l 所 示 。设 计 数 器 的 值 为 N ，则 被 测 信 号 的 周 期 T=N / f O ，频 率 f x =l / T 。在 以 单 片 机 为 核 心 的 测 控 系 统 中 ，为 了 保 证 信 号 的 测 量 精 度 ，需 要 对 大 量 的 计 数 值 N i 进 行 计 算 处 理 ，这 样 势 必 占 用 较 多 的 存 储 单 元 。 如 何 压 缩 数 据 存 储 量 ，是 本 文 要 解 决 的 主 要 问 题 。 ! 基 于 单 片 机 系 统 的 时 频 参 数 测 量 当采用单片机微处理器测量信号频率（周 期 ）时 ，定 时 器 TO 工作在计数方式，定时器 Tl 工作在定 时 方 式 ， Tl 向 外部发固定频率的脉冲（时标）， TO 对时标进行计数。被测 脉 冲 信 号 产 生 一 个 外 部 中 断 控 制 信 号 ，向 CPU 发 出 一 个 中 断 请 求 ， CPU 响 应 中 断 ， 在 中 断 服 务 程 序 中 把 TO 的 计 数 值 读 入 数 据 存 储 器 ，数 据 转 移 完 成 后 ，使 TO 复 位 ，重 新 计数 , 开始新的周期测量，其测量原理如图 2 所示。 线 性 地 址 变 换 单 片 机 把 计 数 值 读 入 存 储 器 ，是 把 每 一 个 测 出 的 周 期 值 T i 按 其 时 间 先 后 顺 序 存 入 存 储 器 中 。这 样 ，测 出 的 每 一 个 T i 无 论 是 否 相 同 都 要 用 一 个 单 元 来 存 放 ， 且 随 着 被 测 信 号 的 平 均 频 率 和 测 量 时 间 t 的 增 长 ，所 需 要 的 存 储 容 量 就 会 增 加 ，即 ： 存 储 容 量 M= f · t 如 被 测 信 号 平 均 频 率 f=lOkHZ ， 则 l 秒 约 需 存 储 容 量 lOKB ， lO 秒 约 需 存 储 容 量 lOOKB 。 显 然 ，单 片 机 片 内 RAM 是 不 能 满 足 要 求 的 。 即 使 扩 充 外 存 ，也 不 宜 太 大 ， 会 有 一 定 的 限 制 。 但 实 际 上 ，所 测 出 的 T i 中 ，有 相 当 多 是 相 同 的 。如 果 把 相 同 的 T i 值 用 一 个 单 元 来 存 放 ， 则 可 大 大 压 缩 存 储 容 量 。为 此 ，可 采 用 线 性 变 换 的 方 法 ，把 每 个 T i 按（ l ）式 转 换 为 单 元 地 址 值 ，并 将 其 内 容 加 l ，表 示 已 有 一 个 该 T i 值 。 最 后 该 单 元 的 内 容 N i 就 表 示 测 量 中 共 有 N i 个 相 同 的 T i 值 出 现 。 存 储 地 址 = 起 始 地 址 +kT i （ l ） 式 中 ： 起 始 地 址 — 对 应 于 T i =O 的 存 储 单 元 地 址 ， 根 据 所 选 单 片 机 型 号 任 意 设 定 。 k — 变 换 比 ，表 示 出 现 T i 值 的 个 数 N i 用 k 个 字 节 来 存 放 。 k=l ，表 示 T i 对 应 的 N i 值 用 l 个 字 节 存 放 。 k=2 ，表 示 T i 对 应 的 N i 值 用 2 个 字 节 存 放 。 这 样 ： 存储容量 M= 存储地址最大值 - 起始地址值 =kT imax （ 2 ） 因 此 ，使 用 线 性 地 址 变 换 时 ，存 储 容 量 由 测 量 的 最 大 周 期 T imax 决 定 。且 当 采 用 计 数 方 式 测 T i 值 时 ，若 计 数 时 标 周 期 为 t c ， 则 计 数 器 测 得 的 T i 值 实 际 上 是 T i 所 包 含 的 t c 个 数 。 这 样 ，存 储 容 量 可 改 写 为 ： 存 储 容 量 M=T imax / t c （ 设 k=l ） （ 3 ） 若 规 定 测 量 的 T imax =lOmS ， 当 设 置 t c =4!S 时 ， M = 2.5KB ；若 要 进 一 步 压 缩 存 储