【正文】 ..........................................................................................33 CPLD 模塊邏輯設(shè)計 ...................................................................................3438 其它電路 ....................................................354 軟件設(shè)計 .....................................................36 MAS+PLUSⅡ概述 ...............................................36 MAX+PLUSⅡ使用 VHDL 實現(xiàn)系統(tǒng)功能的全過程 ......................36 電子系統(tǒng)的設(shè)計方法 ..................................................................................36 “自頂向下 ”與“自底向上”的設(shè)計方法 .............................................37 VHDL 語言簡介 ...........................................................................................39 頻率計的 VHDL 設(shè)計 .................................................................................39 CPLD 模塊仿真 ...............................................41 下載驗證 ....................................................41 單片機的匯編語言編程 ........................................42 單片機主程序 ...............................................................................................42 測頻子程序 ...................................................................................................43 顯示子程序 ...................................................................................................44 鍵盤掃描子程序 ...........................................................................................45 時間值輸入子程序 .......................................................................................46 延時子程序 ...................................................................................................465 誤差分析 .....................................................476 社會效益及經(jīng)濟效益分析 .......................................49結(jié)論 ............................................................50參考文獻 ........................................................51附錄 ............................................................52附錄Ⅰ 單片機控制程序清單 .......................................52附錄Ⅱ 元器件清單 ...............................................63附錄Ⅲ 電路原理圖 ...............................................64附錄Ⅳ 程序流程圖 ...............................................651 緒論 頻率計基礎(chǔ)知識電子計數(shù)器是一種基礎(chǔ)測量儀器，到目前為止已有30多年的發(fā)展史。早期，設(shè)計師們追求的目標主要是擴展測量范圍，再加上提高測量精度、穩(wěn)定度等，這些也是人們衡量電子計算器的技術(shù)水平，決定電子計數(shù)器價格高低的主要依據(jù)。目前這些基本技術(shù)日臻完善，成熟。應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)可以輕松地將電子計數(shù)器的測頻上限擴展到微波頻段。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用戶對電子計數(shù)器也提出了新的要求。對于低檔產(chǎn)品要求使用操作方便，量程（足夠）寬，可靠性高，價格低。而對于中高檔產(chǎn)品， 則要求有高分辨率，高精度，高穩(wěn)定度，高測量速率；除通常通用計數(shù)器所具有的功能外，還要有數(shù)據(jù)處理功能，統(tǒng)計分析功能，時域分析功能等等，或者包含電壓測量等其他功能。這些要求有的已經(jīng)實現(xiàn)或者部分實現(xiàn)，但要真正完美的實現(xiàn)這些目標，對于生產(chǎn)廠家來說，還有許多工作要做，而不是表面看來似乎發(fā)展到頭了。在測試通訊、微波器件或產(chǎn)品時，常常需要測量 頻率，通常這些都 是較復(fù)雜的信號，如含有復(fù)雜頻率成分、調(diào)制的或含有未知頻率分量的、頻率固定的或變化的、純凈的或疊加有干擾的等等。為了能正確地測量不同類型的信號，必須了解待測信號特性和各種頻率測量儀器的性能。微波計數(shù)器一般使用類型頻譜分析儀的分頻或混頻電路，另外還包含多個時間基準、合成器、中頻放大器等。雖然所有的微波計數(shù)器都是用來完成計數(shù)任務(wù)的，但制造廠家都有各自的一套復(fù)雜的計數(shù)器的設(shè)計、使得不同型號的 計數(shù)器性能和價格會有所差別，因此需要根據(jù)其附加特性或價格來慎重選擇。 對靈敏度和準確度的要求為了測量微波頻率， 頻率計必須在測量頻率點上有足夠的靈敏度，因為有些儀器的實際性能比說明書給出的指標要好些，這樣當(dāng)測量臨界信號時才可能有更多的靈活性。例如，微波計數(shù)器說明書給出在20gHZ時靈敏度為25dbm，那么完全可以成功地用來測量該頻率點上30dbm的信號。當(dāng)然，如果計數(shù)器的額定最高頻率為18gHZ，那么由于計數(shù)器電路不能工作在18gHZ以上，你甚至不能用它測量在20gHZ上0dbm的信號。因此，如果要做精確的測量，一定要保證被測信號的頻率和幅度在測量儀器的指標范圍之內(nèi)。說明書上的測試性能指標給出了測量儀器的“準確度”和“分辨率”。準確度指標表明儀器的讀數(shù)接近實際信號頻率的程度；而分辨率指標表明多么小的頻率變化可能在儀器上顯示出來。假如需要在15gHZ有1HZ的分辨率，儀器必須至少顯示11位數(shù)。高分辨率可以快速測出更小的漂移值和不穩(wěn)定值，但這時的讀數(shù)不能完全代表儀器的準確度。 測量儀器的準確度的選擇儀器的頻率測量準確度取決于時基。大多數(shù)儀器使用的10mHZ參考振蕩器具有107或 108的頻率準確度和穩(wěn)定度。高分辨率比高精度更容易實現(xiàn)，因為增加顯示位數(shù)比制造更穩(wěn)定的振蕩參考源要容易的多。為了提高儀器的測量準確度和穩(wěn)定度，可以購買一個具有小型恒溫槽的參考振蕩器作為時間基準。好的恒溫槽溫度可以穩(wěn)定到零點幾度，這樣就可以保證在外部溫度變化時振蕩器的頻率變化相當(dāng)小。當(dāng)然，儀器的固有準確度取決于制造的精度以及校準實驗室對時基振蕩器的校正；準確度主要取決于晶振的熱穩(wěn)定性，而與老化關(guān)系不大。通過使用銫束頻率標準或gps信號作為一個參考頻率源送入整個系統(tǒng)的所有儀器，可最大限度地提高頻率測量準確度，這樣在測量儀器中就不需要有精確的時基而可以達到1012到1014的頻率測量準確度，也就是說，可以達到比儀器最高分辨率高得多的頻率測量準確度。可能影響計數(shù)器選擇和應(yīng)用的還有另外幾個值得考慮的特性，如：采樣時間、測量速度和跟蹤速度，這些特性可能影響測量結(jié)果的準確及對結(jié)果的及時處理。 微波計數(shù)器的使用如果要測量的信號中有噪聲、 諧波或寄生分量， 盡量不要使用微波計數(shù)器。在選擇測量儀器之前必須了解待測信號的所有特性， 附非肯定待測信號是純凈（無噪聲干擾）、平穩(wěn)、單一頻率成分，否則應(yīng)該在制訂測試方案前用頻譜分析儀先觀測待測信號中的干擾信號及噪聲電平，然后看計數(shù)器的性能是否能允許這些干擾并仍能成功地完成頻率的測量。例如：當(dāng)前出現(xiàn)的干擾信號比被測信號至少大6db時，計數(shù)器測得的是這個干擾信號，這就導(dǎo)致了錯誤的測量結(jié)果。一般來說，對干擾信號和噪聲可以使用計數(shù)器的附件來抑制。如果被測頻率變化小于百分之幾，可以考慮在計數(shù)器輸入端安裝一個濾波器，以抑制不需要的信號（圖1）。如果需要測量的幾個信號的頻率值相差很大，可以使用可調(diào)帶通濾波器或高通、低通濾波器依次測量每一個信號的頻率。這樣可以避免一直占用頻譜分析儀，因為頻譜儀的價格可能是那些附件價格的10～20 倍。 如果知道待測信號的大概頻率（a），就可以用濾波器抑制已知的干擾信號(b)，而在計數(shù)器量程之外的其他信號（c）或低電平信號(d)不會對待測信號的頻率測量產(chǎn)生干擾。圖11在某些特殊的測試場合，可能需要其它附件，比如用一個射頻放大器來放大低電平的信號，或通過一個外接的混頻器來測量超出計數(shù)器測量范圍的頻率，當(dāng)然，有些計數(shù)器能夠直接測量100gHZ以上的頻率。在機動車的防撞雷達和低功率通訊中繼站就需要這種性能的頻率計來測量。還有些計數(shù)器可以測量信號電平、周期、脈寬和脈沖頻率，選擇這樣的計數(shù)器可以使測試方案中使用的測試儀器更少。由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，微波頻率計都在不斷地進步著，靈敏度不斷提高，頻率范圍不斷擴大，功能不斷地增加。一些計數(shù)器可以測量脈沖參數(shù)，并提供類似于頻率分析儀的屏幕顯示；對這些功能具有不同功能不同規(guī)格的眾多儀器，我們應(yīng)該視測試需要正確地選擇，以達到最經(jīng)濟和最佳的應(yīng)用效果。 技術(shù)背景及發(fā)展趨勢當(dāng)今，單片微型計算機技術(shù)迅速發(fā)展，由單片機技術(shù)開發(fā)的計數(shù)設(shè)備和產(chǎn)品廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域，單片機技術(shù)產(chǎn)品和設(shè)備促進了生產(chǎn)技術(shù)水平的提高。企業(yè)迫切需要大量熟練掌握單片機技術(shù)并能開發(fā)、應(yīng)用和維護管理這些智能化產(chǎn)品的高級工程技術(shù)人才。單片機以體積小、功能強、可靠性高、性能價格比高等特點，已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進步和開發(fā)機電一體化和智能化測控產(chǎn)品的重要手段。由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字頻率計都在不斷地進步著，靈敏度不斷提高，頻率范圍不斷擴大，功能不斷地增加。同時隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用戶對電子計數(shù)器也提出了新的要求。對于低檔產(chǎn)品要求使用操作方便，量程（足夠）寬，可靠性高，價格低。而對于中高檔產(chǎn)品， 則要求有高分辨率，高精度，高穩(wěn)定度，高測量速率；除通常計數(shù)器所具有的功能外，還要有數(shù)據(jù)處理功能，統(tǒng)計分析功能，時域分析功能等等，或者包含電壓測量等其他功能。這些要求有的已經(jīng)實現(xiàn)或者部分實現(xiàn)，但要真正完美的實現(xiàn)這些目標，對于生產(chǎn)廠家來說，還有許多工作要做，而不是表面看來似乎發(fā)展到頭了。 EDA技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用21世紀人類將全面進入信息化社會對微電子信息技術(shù)和微電子VLSI基礎(chǔ)技術(shù)將不斷提出更高的發(fā)展要求，微電子技術(shù)仍將繼續(xù)是21世紀若干年代中最為重要的和最有活力的高科技領(lǐng)域之一。而集成電路(IC)技術(shù)在微電子領(lǐng)域占有重要的地位。伴隨IC技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)計自動化(Electronic Design Automation EDA)已經(jīng)逐漸成為重要設(shè)計手段，其廣泛用于模擬與數(shù)字電路系統(tǒng)等許多領(lǐng)域。20世紀末，數(shù)字電子技術(shù)得到了飛速發(fā)展，有力地推動和促進了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化的提高，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到人類生活的各個方面。從計算機到手機，從數(shù)字電話到數(shù)字電視，從家用電器到軍用設(shè)備，從工業(yè)自動化到航天技術(shù)，都盡可能采用了數(shù)字電子技術(shù)。微電子技術(shù)，即大規(guī)模集成電路加工技術(shù)的進步是現(xiàn)在數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。目前，在硅片單位面積上集成的晶體管數(shù)量越來越多，1978年推出的8086微處理器芯片集成的晶體管數(shù)是4萬只，到2022年推出的Pentium4微處理器芯片的集成度達4200萬只晶體管。原來需要成千上萬只電子元器件組成的一臺計算機主扳或彩色電視機電路，而現(xiàn)在僅用幾片超大規(guī)模集成電路就可以代替，現(xiàn)代集成電路已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)單片電子系統(tǒng)SOC(System On a Chip)的功能?，F(xiàn)代電子設(shè)計技術(shù)的核心是EDA(Electronic Design Automation)技術(shù)。EDA技術(shù)就是依靠功能強大的電子計算機，在EDA工具軟件平臺上，對以硬件描述語言HDL(Hardware Description Language)為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設(shè)計文件，自動地完成邏輯編輯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、和仿真直至下載到可編程邏輯器件CPLD/FPGA或?qū)Ｓ眉呻娐稟SIC（Application Specific Integrated Circuit）芯片中實現(xiàn)既定的電子電路設(shè)計功能。EDA技術(shù)使得電子電路設(shè)計者的工作僅限于利用硬件描述語言和