基于复杂可编程逻辑器件的等精度频率计设计.doc

摘要:频率检测是电子测量领域的最基本也是最重要的测量之一。等精度测量消除了对被测信号计数所产生的正负1误差，并且达到了在整个测试频段的等精度测量，测量信号的精度不随所测信号频率的变化而变化。

本文对等精度频率计的设计研究，采用多周期同步测频原理，使等精度测量频率达到0.1HZ-60MHZ，并且还可以测量脉冲宽及占空比等。利用VHDL语言对CPLD模块进行软件设计，并由其完成系统的时序控制和计数功能，并配合AT89C51单片机，实现电路的信号控制、数据处理、键盘扫描输入和显示输出功能。以这种方式进行设计不但结合了单片机系统的灵活控制性和CPLD的即时可编程性，而且使本系统所测频率范围加宽，还提高了测量精度和稳定性,并使用Quartus II对CPLD软件设计和单片机控制系统进行验证，达到了较高的测量精度和测量速度。

关键词：CPL；单片机；等精度测量；频率计

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 设计背景-1

1.2 设计内容-1

2 频率测量原理-2

2.1 频率测量-2

2.2 周期测量-2

2.3 等精度测量-3

3 硬件电路设计-5

3.1 系统原理框图-5

3.2 CPLD实现模块-5

3.2.1 CPLD介绍-5

3.2.2 “自顶向下”与“自底向上”的设计方法-6

3.2.3 CPLD测频专用模块逻辑设计-7

3.3 单片机主控模块-9

3.3.1 单片机性能-9

3.3.2 单片机模块电路-11

3.4 键控模块-12

3.5 显示模块-13

3.6 信号整形模块-14

3.7 电源模块-15

4 软件设计-16

4.1 CPLD测试程序设计-16

4.1.1 VHDL语言介绍-16

4.1.2 CPLD模块的顶层设计-16

4.1.3 仿真图-18

4.2 单片机汇编语言的编程-18

4.2.1 单片机主程序-18

4.2.2 测频、测周、测脉冲宽度和占空比子程序-21

5 系统调试及仿真-23

6 误差分析-24

结    论-25

参 考 文 献-26

致    谢-27

附录A 系统原理图-28

附录B 系统程序-29