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1、PL 可编程逻辑器件 基于 cpld 的 频率测量计 PL 可编程逻辑器件 基于 cpld 的 频率测量计 基于 CPLD 的频率测量计基于 CPLD 的频率测量计 摘 要摘 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等精度频率 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
2、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 MAX7000 系列 EPM7128SLC84-15 芯片。键控制模块设置 1 个开始键和 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 40MHz 有源晶振动实现；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
3、部分，还包括部分数据计算和转换模块。 关键词：单片机，CPLD，频率计，测频，等精度 THE DESIGN OF FREQUENCY MEASUREMENT BASED ON CPLDTHE DESIGN OF FREQUENCY MEASUREMENT BASED ON CPLD AbstractAbstract The reach pape rmainly discusses the design process of equal-accuracy frequency meter that uses CPLD to count the frequency measurement and f
4、requency meter is also controled by single chip computer. The frequency meter makes use of equal-accuracy design that can overcome the disadvantage of traditional measuring principle, which precision declines as measured signal frequency does. The equal-accuracy measurement not only has higher measu
5、ring precision, but also can keep invariable measuring precision in whole area of frequency.This frequency meter uses CPLD to realize the measuring count of frequency. Single chip computer completes the test control、 data processing and display output of the system. This essay discusses the compose
6、of hardware circuit and software control flow of single chip computer in detail. Hardware circuit includes key control module、display module, plastic module of input signal、 single chip computer control module and CPLD main control module.The frequency meter adopts single chip computer AT89C51 of At
7、mel company and EPM7128SLC84-15 of Altera company. Key control module has 1 function key and 3 time selection key. A chip 74LS165 completes the key value input. Display module uses eight 74LS165s to realize the serial display of LED. First, the measuring signal amplitude is limited. Second, the sing
8、le is amplified by two class direct coupling amplifier. Finally, the signal inputs CPLD after it is trimed by Smitter trigger. Standard frequency is 40MHz. Software program of single chip computer is writed by assembly language. Some of software program is corresponded to every hardware part, the ot
9、hers includ data count and transform . Key Words： SCM;CPLD， Frequency meter， Frequency measurement， Equal-precision Key Words： SCM;CPLD， Frequency meter， Frequency measurement， Equal-precision 目录目录 第一章 引言.1 第二章 测量原理及其设计内容.2 2.1 测量原理 .2 2.2 频率计的设计内容和意义 .3 第三章 硬件电路设计.6 3.1 系统组成 .6 3.2 测频模块的工作原理及设计 .7
10、3.2.1 CPLD 的结构与功能介绍 .7 3.2.2 CPLD 测频模块的逻辑设计 .8 3.3 键控制模块 .10 3.4 显示模块 .11 3.5 电源模块 .12 3.6 输入信号整形模块 .13 3.7 单片机主控模块 .14 3.7.1 AT89C51 单片机性能.14 3.7.2 单片机控制电路 .17 3.8 其它电路 .18 第四章 软件设计.19 4.1 Quartus II 概述.19 4.2 Quartus II 使用 VHDL 实现系统功能的全过程.20 4.2.1 电子系统的设计方法 .20 4.2.2 “自顶向下”与“自底向上”的设计方法 .21 4.2.3 VHDL 语言简介.22 4.2.4 频率计的 VHDL 设计 .22 4.3 CPLD 模块仿真 .25 4.4 单片机的汇编语言编程 .26 4.4.1 单片机主程序 .26 4.4.2 测频子程序 .27 4.4.3 显示子程序 .28 4.4.4 键盘扫描子程序 .29 4.4.5 时间值输入子程序 .30 4.4.6 延时子程序 .30 第五章 实验测试及误差分析.31 5.1 实验测试 .31 5.2 误差分析 .31 结 论.33 参考文献.34 致 谢.
