一种电机频率测量装置、方法与系统

1.本发明涉及电机测速技术领域，尤其涉及的是一种电机频率测量装置、方法与系统。


背景技术：

2.电机转速是标志设备运转是否正常的重要指标，因而在工业生产中需要关注电机转速问题。监测电机转速，对了解设备的运行，提高设备生产的质量以及工作效率具有重要意义。
3.现有电机测速主要是利用霍尔传感器产生的电信号分析来计算电机转速，然而，采用霍尔传感器对电机测速的方式存在物理上精确度不足的问题。
4.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电机频率测量装置、方法与系统，以解决现有电机测速方案中存在物理上精度不足的问题。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种电机频率测量装置，其包括：锁相环时钟倍频模块、时钟分频模块、若干个脉冲计数模块、寄存器组与处理器；其中，
8.所述锁相环时钟倍频模块分别与所述时钟分频模块、所述脉冲计数模块以及所述处理器连接，所述锁相环时钟倍频模块用于产生高频时钟脉冲信号和复位信号并分别输出至所述时钟分频模块、所述脉冲计数模块与所述处理器；
9.所述时钟分频模块分别与所述锁相环时钟倍频模块以及所述脉冲计数模块连接，所述时钟分频模块用于输出低频采样脉冲信号至所述脉冲计数模块；
10.所述脉冲计数模块接入待测方波信号并分别与所述时钟分频模块以及所述寄存器组连接，所述脉冲计数模块根据所述高频时钟脉冲信号、所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数与待测方波信号脉冲数；
11.所述寄存器组与所述脉冲计数模块连接，所述寄存器组用于对各个所述脉冲计数模块输出的所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数进行寄存；
12.所述处理器分别与所述锁相环时钟倍频模块以及所述寄存器组连接，所述处理器用于根据所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数得到待测方波信号的频率。
13.本发明的进一步设置，所述脉冲计数模块包括：高频脉冲计数器、第一锁存器、方波信号脉冲计数器与第二锁存器；其中，
14.所述高频脉冲计数器接入所述待测方波信号并与所述时钟分频模块连接，所述高频脉冲计数器用于根据所述高频时钟脉冲信号、所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数；
15.所述第一锁存器与所述高频脉冲计数器连接，所述第一锁存器用于对所述高频脉
冲数进行锁存；
16.所述方波信号脉冲计数器接入所述待测方波信号并与所述锁相环时钟倍频模块连接，所述方波信号脉冲计数器用于根据所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到待测方波信号脉冲数；
17.所述第二锁存器与所述方波信号脉冲计数器连接，所述第二锁存器用于对所述待测方波信号脉冲数进行锁存。
18.本发明的进一步设置，所述寄存器组包括：若干高频脉冲数寄存器与若干方波信号脉冲数寄存器；其中，
19.所述高频脉冲数寄存器与所述第一锁存器连接，所述高频脉冲数寄存器用于对所述高频脉冲数进行寄存；
20.所述方波信号脉冲数寄存器与所述第二锁存器连接，所述方波信号脉冲数寄存器用于对所述待测方波信号脉冲数进行寄存。
21.本发明的进一步设置，所述第一锁存器与所述第二锁存器以所述低频采样脉冲信号为锁存信号分别对所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数进行锁存。
22.本发明的进一步设置，所述寄存器组通过avalon总线与所述处理器连接。
23.本发明的进一步设置，还包括：中断按键，所述中断按键与所述处理器连接。
24.一种电机频率测量系统，其包括晶振以及如上述所述的电机频率测量装置；所述晶振与所述锁相环时钟倍频模块连接，所述晶振用于为所述锁相环时钟倍频模块提供时钟参考信号。
25.一种应用于如上述所述的电机频率测量装置的电机频率测量方法，其包括：
26.控制相环时钟倍频模块产生高频时钟脉冲信号和复位信号并分别输出至时钟分频模块、脉冲计数模块与处理器；
27.所述时钟分频模块输出低频采样脉冲信号至所述脉冲计数模块；
28.所述脉冲计数模块根据所述高频时钟脉冲信号、所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数与待测方波信号脉冲数；
29.所述寄存器组对各个所述脉冲计数模块输出的所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数进行寄存；
30.所述处理器根据所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数得到待测方波信号的频率。
31.本发明的进一步设置，所述脉冲计数模块根据所述高频时钟脉冲信号、所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数与待测方波信号脉冲数的步骤包括：
32.以所述低频采样脉冲信号作为采样信号分别对所述高频时钟脉冲信号与所述待测方波信号进行计数；
33.将所述复位信号、所述高频时钟脉冲信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号输入所述脉冲计数模块，在所述低频采样脉冲信号到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿开始对所述高频时钟脉冲信号进行脉冲计数，直到所述低频采样脉冲信号再次到来后的所述待测方波信号的第一上升沿计数结束，得到采样时间内的高频脉冲数；
34.将所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号输入所述脉冲计数
模块，在所述低频采样脉冲信号到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿开始对所述待测方波信号进行脉冲计数，直到所述低频采样脉冲信号再次到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿计数结束，得到采样时间内的待测方波信号脉冲数。
35.本发明的进一步设置，所述处理器根据所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数得到待测方波信号的频率的步骤包括：
36.根据所述高频脉冲数与高频时钟脉冲信号的频率的比值得到实际采样时间；
37.根据所述实际采样时间与所述待测方波信号脉冲数的比值得到待测方波信号的频率。
38.本发明所提供的一种电机频率测量装置、方法与系统，电机频率测量装置包括：锁相环时钟倍频模块、时钟分频模块、若干个脉冲计数模块、寄存器组与处理器。本发明通过控制相环时钟倍频模块产生高频时钟脉冲信号和复位信号并分别输出至时钟分频模块、脉冲计数模块与处理器，所述时钟分频模块输出低频采样脉冲信号至所述脉冲计数模块，其后所述脉冲计数模块根据所述高频时钟脉冲信号、所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数与待测方波信号脉冲数，所述寄存器组则对各个所述脉冲计数模块输出的所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数进行寄存，最后通过所述处理器根据所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数得到待测方波信号的频率。本发明以测量电机的频率来得到电机转速，能够提高电机的测速精度。
附图说明
39.为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
40.图1是本发明中电机频率测量装置的原理框图。
41.图2是本发明中电机频率测量系统的原理图。
42.图3是本发明中脉冲计数模块的采样原理图。
43.图4是本发明中脉冲计数模块的原理图。
44.图5是本发明中处理器计算待测方波信号的频率的流程示意图。
45.图6是本发明中电机频率测量方法的流程示意图。
46.附图中各标记：1、晶振；2、电机频率测量装置；201、锁相环时钟倍频模块；202、时钟分频模块；203、脉冲计数模块；231、高频脉冲计数器；232、第一锁存器；233、方波信号脉冲计数器；234、第二锁存器；204、寄存器组；241、高频脉冲数寄存器；242、方波信号脉冲数寄存器；205、处理器；206、avalon总线；207、中断按键。
具体实施方式
47.本发明提供一种电机频率测量装置、方法与系统，可以对方波信号的频率进行测量，适用于对实际电机的转速测量等需要得到方波频率的系统中，例如数控机床的转速测量、农业收割机转速测量、风扇转速测量等。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施
例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
48.在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
49.应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
50.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
51.另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
52.经发明人研究发现，现有电机测速主要是利用霍尔传感器产生的电信号分析来计算电机转速，然而，采用霍尔传感器对电机测速的方式存在物理上精确度不足的问题。为提高电机转速的测量精度，可以以测量电机的频率来对电机转速进行测量，现有方案有基于差拍采样频率测量方法，通过对差拍信号进行脉冲计数计算得到差拍信号频率，将差排信号频率与采样信号频率求和得到待测信号的频率。仍然，现有的电机测量方法只能同时对一组信号采样分析，不支持并行结构，无法支持信号采样并行运行，难以完成多通道和高精度信号采样。
53.针对上述技术问题，本发明提供一种电机频率测量装置、方法与系统，电机频率测量装置包括：锁相环时钟倍频模块、时钟分频模块、若干个脉冲计数模块、寄存器组与处理器。本发明通过控制相环时钟倍频模块产生高频时钟脉冲信号和复位信号并分别输出至时钟分频模块、脉冲计数模块与处理器，所述时钟分频模块输出低频采样脉冲信号至所述脉冲计数模块，其后所述脉冲计数模块根据所述高频时钟脉冲信号、所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数与待测方波信号脉冲数，所述寄存器组对则各个所述脉冲计数模块输出的所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数进行寄存，最后通过所述处理器根据所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数得到待测方波信号的频率。本发明以测量电机的频率来得到电机转速，在采样时间内对高频脉冲数与方波信号脉冲数进行计数，在电机低转速与高转速情况下都能够得到高精度的电机测速精度，对比霍尔传感器测量电机转速，受物理情境的影响降低，且可以支持多个脉冲计数模块并行运行，可以完成多通道的高精度信号采样。
54.请同时参阅图1至图5，本发明提供了一种电机频率测量装置的较佳实施例。
55.如图1至图3所示，本发明提供的一种电机频率测量装置2，其包括：锁相环时钟倍频模块201、时钟分频模块202、若干个脉冲计数模块203、寄存器组204与处理器205。其中，所述锁相环时钟倍频模块201分别与所述时钟分频模块202、所述脉冲计数模块203以及所述处理器205连接，所述锁相环时钟倍频模块201用于产生高频时钟脉冲信号和复位信号并分别输出至所述时钟分频模块202、所述脉冲计数模块203与所述处理器205；所述时钟分频模块202分别与所述锁相环时钟倍频模块201以及所述脉冲计数模块203连接，所述时钟分频模块202用于输出低频采样脉冲信号至所述脉冲计数模块203；所述脉冲计数模块203接入待测方波信号并分别与所述时钟分频模块202以及所述寄存器组204连接，所述脉冲计数模块203根据所述高频时钟脉冲信号、所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数与待测方波信号脉冲数；所述寄存器组204与所述脉冲计数模块203连接，所述寄存器组204用于对各个所述脉冲计数模块203输出的所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数进行寄存；所述处理器205分别与所述锁相环时钟倍频模块201以及所述寄存器组204连接，所述处理器205用于根据所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数得到待测方波信号的频率。
56.具体地，所述锁相环时钟倍频模块201、所述时钟分频模块202、若干个所述脉冲计数模块203、所述寄存器组204与所述处理器205集成在现场可编辑门阵列(field－programmable gate array)，fpga)上，通过硬件描述语言verilog hdl对fpga进行编程实现对输入的待测方波信号进行频率测量。
57.所述锁相环时钟倍频模块201产生高频率的高频时钟脉冲信号以及复位信号并分别输出至所述时钟分频模块202、所述脉冲计数模块203以及所述处理器205。所述时钟分频模块202还与所述脉冲计数模块203连接，在接收到所述高频时钟脉冲信号后产生低频采样信号至所述脉冲计数模块203。所述复位信号、所述高频时钟脉冲信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号均输入至所述脉冲计数模块203中，所述低频采样脉冲信号在所述脉冲计数模块203中作为采样信号分别对所述高频时钟脉冲信号的脉冲数以及所述待测方波信号的脉冲数进行计数。在一些实施例中所述高频时钟脉冲信号可以是但不限于是频率为100mhz的高频脉冲信号，记为clk＿100m。所述低频采样脉冲信号可以是但不限于是周期为1μs的采样脉冲，记为clk＿μs。
58.当所述脉冲计数模块203输入所述复位信号、所述高频时钟脉冲信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号时，在所述低频采样脉冲信号到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿开始对高频时钟脉冲信号的进行脉冲计数，直到所述低频采样脉冲信号再次到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿结束计数，以得到采样时间内的高频脉冲数m1。当所述脉冲计数模块203输入所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号，在所述低频采样脉冲信号到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿开始对所述待测方波信号进行脉冲计数，直到所述低频采样脉冲信号再次到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿计数结束，以得到采样时间内的待测方波脉冲数m2。得到的所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数分别被寄存在所述寄存器组204上，其后通过所述寄存器组204传输至所述处理器205，由所述处理器205对所述高频脉冲数m1与待测方波脉冲数m2进行计算以得出所述待测方波信号的频率，其中计算的过程为t＝m1/f(f为高频时钟脉冲信号的频
率，t为实际采样时间)，然后计算方波频率f1＝t/m2，最后将结果输出。
59.可见，本发明基于fpga，采用m/t测速方法对方波信号进行测量，在采样时间内对高频脉冲数与方波信号脉冲数进行计数，使得在电机低转速与高转速情况下都能够得到高精度的电机测速精度，对比霍尔传感器测量电机转速，受物理情境的影响降低。并且，支持并行化与流水结构，可以支持多个脉冲计数模块203(例如脉冲计数模块1、脉冲计数模块2
…
脉冲计数模块n)并行运行，根据系统需求增加所述脉冲计数模块203的数量，灵活性高，可以完成多通道的高精度信号采样。另外，所述锁相环时钟倍频模块201输出的高频时钟脉冲信号的频率高，可以提高采集信号的的精度。
60.请参阅图图2，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述寄存器组204通过avalon总线206与所述处理器205连接，所述处理器205与所述寄存器组204之间通过avalon总线206进行数据传输，能够将所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数传输至所述处理器205进行计算处理。
61.请参阅图2与图3，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述脉冲计数模块203包括：高频脉冲计数器231、第一锁存器232、方波信号脉冲计数器233与第二锁存器234。其中，所述高频脉冲计数器231接入所述待测方波信号并与所述时钟分频模块202连接，所述高频脉冲计数器231用于根据所述高频时钟脉冲信号、所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数；所述第一锁存器232与所述高频脉冲计数器231连接，所述第一锁存器232用于对所述高频脉冲数进行锁存；所述方波信号脉冲计数器233接入所述待测方波信号并与所述锁相环时钟倍频模块201连接，所述方波信号脉冲计数器233用于根据所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到待测方波信号脉冲数；所述第二锁存器234与所述方波信号脉冲计数器233连接，所述第二锁存器234用于对所述待测方波信号脉冲数进行锁存。
62.具体地，所述第一锁存器232与所述第二锁存器234以所述低频采样脉冲信号为锁存信号分别对所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数进行锁存。
63.所述高频脉冲计数器231与所述第一锁存器232用以完成对所述高频时钟脉冲信号的脉冲数计数。当所述高频脉冲计数器231输入所述复位信号、所述高频时钟脉冲信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号时，在所述低频采样脉冲信号到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿开始对所述高频时钟脉冲信号进行脉冲计数，直到所述低频采样脉冲信号到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿计数结束，以得到采样时间内的高频脉冲数m1，所述高频脉冲数m1会通过所述第一锁存器232进行锁存，以保证信号的同步性。
64.所述方波信号脉冲计数器233与所述第二锁存器234用以实现对所述待测方波信号进行脉冲计数。当所述方波信号脉冲计数器233输入所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号，在所述低频采样脉冲信号到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿开始对所述待测方波信号进行脉冲计数，直到所述低频采样脉冲信号再次到来后的所述方波脉冲信号的第一个上升沿计数结束，以得到待测方波信号脉冲数m2，所述待测方波信号脉冲数m2会通过所述第二锁存器234进行锁存，以保证信号的同步性。
65.那么，各个所述脉冲计数模块203中的所述第一锁存器232与所述第二锁存器234分别对所述高频脉冲数与所述待测方波脉冲数进行同步锁存数据，能够同步锁存采样数据
并同步输出多通道的方波信号数据，以确保对不同通道的方波信号数据在处理时的同步性与一致性。
66.请参阅图1与图2，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述寄存器组204包括：若干高频脉冲数寄存器241与若干方波信号脉冲数寄存器242。其中，所述高频脉冲数寄存器241与所述第一锁存器232连接，所述高频脉冲数寄存器241用于对所述高频脉冲数进行寄存；所述方波信号脉冲数寄存器242与所述第二锁存器234连接，所述方波信号脉冲数寄存器242用于对所述待测方波信号脉冲数进行寄存。
67.具体地，所述寄存器组204由多干个高频脉冲数寄存器241与若干个方波信号脉冲数寄存器242组成(例如高频脉冲数寄存器1、高频脉冲数寄存器2
…
高频脉冲数寄存器n，方波信号脉冲数寄存器1、方波信号脉冲数寄存器2
…
方波信号脉冲数寄存器n)，一个所述高频脉冲数寄存器241与一个所述方波信号脉冲数寄存器242为一组，对应实现一个所述脉冲计数模块203，也就是说，所述高频脉冲数寄存器241与所述脉冲计数模块203中的第一锁存器232连接，以对所述第一锁存器232锁存的高频脉冲数进行寄存，所述方波信号脉冲数寄存器242与所述脉冲计数模块203中的第二锁存器234连接，以对所述第二锁存器234锁存的所述待测方波脉冲数进行寄存。
68.请参阅图1，在一个实施例的进一步地实施方式中，还包括：中断按键207，所述中断按键207与所述处理器205连接。
69.具体地，如图5所示，在所述处理器205从avalon总线206获取所述高频脉冲数m1与所述待测方波脉冲数m2进行处理时，需要等待所述中断按键207触发中断信号button＿n后再进行一次数据计算，以得出这组数据对应的待测方波信号的频率，最后通过串口进行发送，避免了处理器205对重复方波数据进行多次运算，从而为所述处理器205节约资源，避免了处理器205实时计算的资源浪费，使得所述处理器205可以完成更复杂的算法运算。
70.请参阅图2，在一些实施例中，本发明还提供了一种电机频率测量系统，其包括晶振1以及如上述所述的电机频率测量装置2。所述晶振1与所述锁相环时钟倍频模块201连接，所述晶振1用于为所述锁相环时钟倍频模块201提供时钟参考信号clock，所述锁相环时钟倍频模块201根据所述时钟参考信号产生所述高频时钟脉冲信号。
71.请参阅图6，在一些实施例中，本发明还提供了一种应用于如上述所述的电机频率测量装置的电机频率测量方法，其包括步骤：
72.s100、控制相环时钟倍频模块产生高频时钟脉冲信号和复位信号并分别输出至时钟分频模块、脉冲计数模块与处理器；具体如一种电机频率测量装置的实施例所述，在此不再赘述。
73.s200、所述时钟分频模块输出低频采样脉冲信号至所述脉冲计数模块；具体如一种电机频率测量装置的实施例所述，在此不再赘述。
74.s300、所述脉冲计数模块根据所述高频时钟脉冲信号、所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数与待测方波信号脉冲数；具体如一种电机频率测量装置的实施例所述，在此不再赘述。
75.s400、所述寄存器组对各个所述脉冲计数模块输出的所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数进行寄存；具体如一种电机频率测量装置的实施例所述，在此不再赘述。
76.s500、所述处理器根据所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数得到待测方波
信号的频率。具体如一种电机频率测量装置的实施例所述，在此不再赘述。
77.在一些实施例中，所述脉冲计数模块根据所述高频时钟脉冲信号、所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数与待测方波信号脉冲数的步骤包括：
78.s310、以所述低频采样脉冲信号作为采样信号分别对所述高频时钟脉冲信号与所述待测方波信号进行计数；具体如一种电机频率测量装置的实施例所述，在此不再赘述。
79.s320、将所述复位信号、所述高频时钟脉冲信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号输入所述脉冲计数模块，在所述低频采样脉冲信号到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿开始对所述高频时钟脉冲信号进行脉冲计数，直到所述低频采样脉冲信号再次到来后的所述待测方波信号的第一上升沿计数结束，得到采样时间内的高频脉冲数；具体如一种电机频率测量装置的实施例所述，在此不再赘述。
80.s330、将所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号输入所述脉冲计数模块，在所述低频采样脉冲信号到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿开始对所述待测方波信号进行脉冲计数，直到所述低频采样脉冲信号再次到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿计数结束，得到采样时间内的待测方波信号脉冲数。具体如一种电机频率测量装置的实施例所述，在此不再赘述。
81.在一些实施例中，所述处理器根据所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数得到待测方波信号的频率的步骤包括：
82.s510、根据所述高频脉冲数与高频时钟脉冲信号的频率的比值得到实际采样时间；具体如一种电机频率测量装置的实施例所述，在此不再赘述。
83.s520、根据所述实际采样时间与所述待测方波信号脉冲数的比值得到待测方波信号的频率。具体如一种电机频率测量装置的实施例所述，在此不再赘述。
84.综上所述，本发明所提供的一种电机频率测量装置、方法与系统，具有以下有益效果：
85.基于fpga，采用m/t测速方法对方波信号进行测量，在采样时间内对高频脉冲数与方波信号脉冲数进行计数，使得在电机低转速与高转速情况下都能够得到高精度的电机测速精度，对比霍尔传感器测量电机转速，受物理情境的影响降低；
86.支持并行化与流水结构，可以支持多个脉冲计数模块并行运行，根据系统需求增加所述脉冲计数模块的数量，灵活性高，可以完成多通道的高精度信号采样；
87.所述锁相环时钟倍频模块输出的高频时钟脉冲信号的频率高，可以提高采集信号的的精度；
88.能够同步锁存采样数据并同步输出多通道的方波信号数据，以确保对不同通道的方波信号数据在处理时的同步性与一致性；
89.避免了处理器对重复方波数据进行多次运算，从而为所述处理器节约资源，避免了处理器实时计算的资源浪费，使得所述处理器可以完成更复杂的算法运算。
90.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种电机频率测量装置，其特征在于，包括：锁相环时钟倍频模块、时钟分频模块、若干个脉冲计数模块、寄存器组与处理器；其中，所述锁相环时钟倍频模块分别与所述时钟分频模块、所述脉冲计数模块以及所述处理器连接，所述锁相环时钟倍频模块用于产生高频时钟脉冲信号和复位信号并分别输出至所述时钟分频模块、所述脉冲计数模块与所述处理器；所述时钟分频模块分别与所述锁相环时钟倍频模块以及所述脉冲计数模块连接，所述时钟分频模块用于输出低频采样脉冲信号至所述脉冲计数模块；所述脉冲计数模块接入待测方波信号并分别与所述时钟分频模块以及所述寄存器组连接，所述脉冲计数模块根据所述高频时钟脉冲信号、所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数与待测方波信号脉冲数；所述寄存器组与所述脉冲计数模块连接，所述寄存器组用于对各个所述脉冲计数模块输出的所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数进行寄存；所述处理器分别与所述锁相环时钟倍频模块以及所述寄存器组连接，所述处理器用于根据所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数得到待测方波信号的频率。2.根据权利要求1所述的电机频率测量装置，其特征在于，所述脉冲计数模块包括：高频脉冲计数器、第一锁存器、方波信号脉冲计数器与第二锁存器；其中，所述高频脉冲计数器接入所述待测方波信号并与所述时钟分频模块连接，所述高频脉冲计数器用于根据所述高频时钟脉冲信号、所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数；所述第一锁存器与所述高频脉冲计数器连接，所述第一锁存器用于对所述高频脉冲数进行锁存；所述方波信号脉冲计数器接入所述待测方波信号并与所述锁相时钟环倍频模块连接，所述方波信号脉冲计数器用于根据所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到待测方波信号脉冲数；所述第二锁存器与所述方波信号脉冲计数器连接，所述第二锁存器用于对所述待测方波信号脉冲数进行锁存。3.根据权利要求2所述的电机频率测量装置，其特征在于，所述寄存器组包括：若干高频脉冲数寄存器与若干方波信号脉冲数寄存器；其中，所述高频脉冲数寄存器与所述第一锁存器连接，所述高频脉冲数寄存器用于对所述高频脉冲数进行寄存；所述方波信号脉冲数寄存器与所述第二锁存器连接，所述方波信号脉冲数寄存器用于对所述待测方波信号脉冲数进行寄存。4.根据权利要求2所述的电机频率测量装置，其特征在于，所述第一锁存器与所述第二锁存器以所述低频采样脉冲信号为锁存信号分别对所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数进行锁存。5.根据权利要求1所述的电机频率测量装置，其特征在于，所述寄存器组通过avalon总线与所述处理器连接。6.根据权利要求1所述的电机频率测量装置，其特征在于，还包括：中断按键，所述中断按键与所述处理器连接。
7.一种电机频率测量系统，其特征在于，包括晶振以及如权利要求1－6任一项所述的电机频率测量装置；所述晶振与所述锁相环时钟倍频模块连接，所述晶振用于为所述锁相环时钟倍频模块提供时钟参考信号。8.一种应用于权利要求1－6任一项所述的电机频率测量装置的电机频率测量方法，其特征在于，包括：控制相环时钟倍频模块产生高频时钟脉冲信号和复位信号并分别输出至时钟分频模块、脉冲计数模块与处理器；所述时钟分频模块输出低频采样脉冲信号至所述脉冲计数模块；所述脉冲计数模块根据所述高频时钟脉冲信号、所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数与待测方波信号脉冲数；所述寄存器组对各个所述脉冲计数模块输出的所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数进行寄存；所述处理器根据所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数得到待测方波信号的频率。9.根据权利要求8所述的电机频率测量方法，其特征在于，所述脉冲计数模块根据所述高频时钟脉冲信号、所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数与待测方波信号脉冲数的步骤包括：以所述低频采样脉冲信号作为采样信号分别对所述高频时钟脉冲信号与所述待测方波信号进行计数；将所述复位信号、所述高频时钟脉冲信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号输入所述脉冲计数模块，在所述低频采样脉冲信号到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿开始对所述高频时钟脉冲信号进行脉冲计数，直到所述低频采样脉冲信号再次到来后的所述待测方波信号的第一上升沿计数结束，得到采样时间内的高频脉冲数；将所述复位信号、所述低频采样脉冲信号与所述待测方波信号输入所述脉冲计数模块，在所述低频采样脉冲信号到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿开始对所述待测方波信号进行脉冲计数，直到所述低频采样脉冲信号再次到来后的所述待测方波信号的第一个上升沿计数结束，得到采样时间内的待测方波信号脉冲数。10.根据权利要求8所述的电机频率测量方法，其特征在于，所述处理器根据所述高频脉冲数与所述待测方波信号脉冲数得到待测方波信号的频率的步骤包括：根据所述高频脉冲数与高频时钟脉冲信号的频率的比值得到实际采样时间；根据所述实际采样时间与所述待测方波信号脉冲数的比值得到待测方波信号的频率。

技术总结
本发明公开了一种电机频率测量装置、方法与系统，装置包括：锁相环时钟倍频模块、时钟分频模块、若干个脉冲计数模块、寄存器组与处理器。本发明通过控制相环时钟倍频模块产生高频时钟脉冲信号和复位信号并分别输出至时钟分频模块、脉冲计数模块与处理器，时钟分频模块输出低频采样脉冲信号至所述脉冲计数模块，脉冲计数模块根据高频时钟脉冲信号、复位信号、低频采样脉冲信号与待测方波信号得到采样时间内的高频脉冲数与待测方波信号脉冲数，寄存器组对各个脉冲计数模块输出的高频脉冲数与待测方波信号脉冲数进行寄存，最后通过处理器进行计算得到待测方波信号的频率。本发明以测量电机的频率来得到电机转速，能够提高电机的测速精度。测速精度。测速精度。


技术研发人员：黄海明 王可 詹林儒 郝静悦 杨国权 刘梓峰
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/8/6