基于cpld的多功能等精度数字频率计的设计.doc
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基于cpld的多功能等精度数字频率计的设计,基于cpld的多功能等精度数字频率计的设计页数32字数 8562摘 要 本文主要论述了利用cpld进行测频计数，单片机实施控制实现多功能频率计的设计过程。该频率计利用等精度的设计方法，克服了基于传统测频原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而降低的缺点。等精度的测量方法不但具有较高的测量精度，而且在整个频率区域保持...
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基于CPLD的多功能等精度数字频率计的设计
页数 32 字数 8562
摘 要
本文主要论述了利用CPLD进行测频计数，单片机实施控制实现多功能频率计的设计过程。该频率计利用等精度的设计方法，克服了基于传统测频原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而降低的缺点。等精度的测量方法不但具有较高的测量精度，而且在整个频率区域保持恒定的测试精度。该频率计利用CPLD来实现频率、周期、脉宽和占空比的测量计数。利用单片机完成整个测量电路的测试控制、数据处理和显示输出。
本文详细论述了硬件电路的组成和单片机的软件控制流程。其中硬件电路包括键控制模块、显示模块、输入信号整形模块以及单片机和CPLD主控模块。设计器件采用Atmel公司的单片机AT89C51和Altera公司的EPM7128SLC84-15。键控制模块设置5个功能键和3个时间选择键，键值的读入采用一片74LS165来完成；显示模块用8只74LS164完成LED的串行显示；被测信号经限幅后由两级直接耦合放大器进行放大，再经施密特触发器整形后输入CPLD；标准频率采用50MHz；单片机软件用汇编语言编写，软件模块对应于硬件电路的每一个部分，还包括部分数据计算和转换模块。
关键词：频率计，测频，等精度，单片机，CPLD
目 录
引 言 1
第一部分 等精度测频原理 2
§1.1等精度测频原理 2
§1.2 基本性能指标 4
第二部分 硬件电路设计 5
§2.1 系统原理框图 5
§2.2 键控制模块 5
§2.3 显示模块 6
§2.4 单片机主控模块 7
§2.5 输入信号整形模块 8
§2.6 CPLD实现模块 9
2.6.1 测频/测周期的实现 10
2.6.2 脉宽和占空比测量模块设计 10
§2.7 电源模块 11
第三部分 软件部分设计 12
§3.1 单片机主程序 12
§3.2 显示子程序 17
§3.3 键盘扫描子程序 19
§3.4 时间值输入子程序 21
§3.5 计算及数值转换子程序 23
§3.6 误差来源探讨 23
结束语 25
参考文献 26
致谢 28
参考文献
[1] 孙涵芳，徐爱卿编著《MCS-51/96系列单片机原理及应用》北京：北京航空航天大学出版社，1994.
[2] 李广军，孟宪元编著《可编程ASIC设计及应用》成都：电子科技大学出版社，2000.
[3] 刘丽华编著《专用集成电路设计方法》北京：北京邮电大学出版社，2000
[4] 侯伯享，顾新编著《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计》西安：西安电子利技大学出版，2001.
[5] 何为民编著《低功耗单片微机系统设计》北京：北京航空航天大学出版社，1995年４月.
页数 32 字数 8562
摘 要
本文主要论述了利用CPLD进行测频计数，单片机实施控制实现多功能频率计的设计过程。该频率计利用等精度的设计方法，克服了基于传统测频原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而降低的缺点。等精度的测量方法不但具有较高的测量精度，而且在整个频率区域保持恒定的测试精度。该频率计利用CPLD来实现频率、周期、脉宽和占空比的测量计数。利用单片机完成整个测量电路的测试控制、数据处理和显示输出。
本文详细论述了硬件电路的组成和单片机的软件控制流程。其中硬件电路包括键控制模块、显示模块、输入信号整形模块以及单片机和CPLD主控模块。设计器件采用Atmel公司的单片机AT89C51和Altera公司的EPM7128SLC84-15。键控制模块设置5个功能键和3个时间选择键，键值的读入采用一片74LS165来完成；显示模块用8只74LS164完成LED的串行显示；被测信号经限幅后由两级直接耦合放大器进行放大，再经施密特触发器整形后输入CPLD；标准频率采用50MHz；单片机软件用汇编语言编写，软件模块对应于硬件电路的每一个部分，还包括部分数据计算和转换模块。
关键词：频率计，测频，等精度，单片机，CPLD
目 录
引 言 1
第一部分 等精度测频原理 2
§1.1等精度测频原理 2
§1.2 基本性能指标 4
第二部分 硬件电路设计 5
§2.1 系统原理框图 5
§2.2 键控制模块 5
§2.3 显示模块 6
§2.4 单片机主控模块 7
§2.5 输入信号整形模块 8
§2.6 CPLD实现模块 9
2.6.1 测频/测周期的实现 10
2.6.2 脉宽和占空比测量模块设计 10
§2.7 电源模块 11
第三部分 软件部分设计 12
§3.1 单片机主程序 12
§3.2 显示子程序 17
§3.3 键盘扫描子程序 19
§3.4 时间值输入子程序 21
§3.5 计算及数值转换子程序 23
§3.6 误差来源探讨 23
结束语 25
参考文献 26
致谢 28
参考文献
[1] 孙涵芳，徐爱卿编著《MCS-51/96系列单片机原理及应用》北京：北京航空航天大学出版社，1994.
[2] 李广军，孟宪元编著《可编程ASIC设计及应用》成都：电子科技大学出版社，2000.
[3] 刘丽华编著《专用集成电路设计方法》北京：北京邮电大学出版社，2000
[4] 侯伯享，顾新编著《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计》西安：西安电子利技大学出版，2001.
[5] 何为民编著《低功耗单片微机系统设计》北京：北京航空航天大学出版社，1995年４月.
