VHDL单片机CPLD等精度数字频率计设计

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摘要:基于现代信息系统中对频率计运行速度和精准度的需求，根据等精度测频原理，本文采用了单片机与CPLD相结合的等精度数字频率计设计方案。被测信号经过整形电路放大后输入到CPLD，单片机控制CPLD通过内部脉冲计数器对被测信号和标准信号源同时计数，单片机读回测频数据后，经运算处理后由动态显示方式的数码管显示出来。该设计测频范围为0.1Hz～50MHz,且等精度数字频率计测频精度有着不随频率的变化而变化的特点，所以其测频精度高、速度快、应用范围广。53729

毕业论文关键词:频率计，单片机，CPLD，LED数码管

Abstract:Modern information system for frequency meter running speed and precision based on demand, according to the equal precision frequency measurement principle, this paper adopts single-chip CPLD combined with the digital frequency meter design scheme. The measured signal after shaping circuit is input to the CPLD, CPLD controlled by MCU pulse counter measured signals and the standard signal source also count towards, MCU read frequency measurement data, after processing through the dynamic display of digital tube display. The design of testing frequency range is from 0.1Hz to 50MHz, and the digital frequency meter frequency measurement accuracy has the characteristics that do not change with changes in frequency, so the frequency measurement accuracy and high speed, wide range of application.

Keywords：frequency meter, Single chip microcomputer,CPLD, LED digital tube

1 绪论 5

1.1 频率计概述 5

1.2 频率计的发展现状和应用 5

1.3 等精度测频原理 6

2 硬件电路设计 7

2.1 系统顶层电路设计 7

2.2 放大与整形电路的设计 8

2.3 主控模块设计 9

2.3.1 单片机主控模块 9

2.3.2 CPLD模块设计 10

2.4 外围电路设计 12

2.4.1 电源模块 12

2.4.2 键控制模块 12

2.4.3 显示电路 13

3 软件设计 14

3.1 电子系统的设计方法 14

3.2 单片机程序设计 14

3.2.1 软件总体设计 14

3.2.2 单片机主程序 15

3.2.3 频率测量程序 16

4 实验测试及误差分析 17

4.1 测频精度分析 17

4.2 实验测试的方法 18

4.3 误差分析 18

结论 20

参考文献 21

致谢 22

1 绪论

1.1 频率计概述

数字频率计是电子通信领域中最基本的测量仪器之一，它在研究开发、生产生活中有着广泛的应用。数字频率计可以由逻辑电路组成，也可以用单片机控制。由逻辑电路组成的频率计，结构复杂，组装、调试比较麻烦；传统的频率计通常采用逻辑电路和时序电路等大量硬件电路构成，产品不但体积大、运行速度慢，而且测试低频信号时不宜直接使用。由传统的逻辑电路和时序电路组成的频率计，随着频率的降低，测量精度也大受影响，所以在使用中也存在着很大的局限性。而等精度数字频率计不但有较高的测量精度，而且在整个测频范围内保持恒定的精度。因此，等精度数字频率计在科技研究和实际应用中的作用日益重要。