【正文】 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(biāo)，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(zhǔn)、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(zhǔn)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(biāo)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(biāo)范圍之內(nèi)。說明書上的測試性能指標(biāo)給出了測量儀器的“準(zhǔn)確度”和“分辨率”。準(zhǔn)確度指標(biāo)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(biāo)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)。高分辨畢業(yè)設(shè)計（論文）1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(zhǔn)確度。 測量儀器的準(zhǔn)確度的選擇儀器的頻率測量準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)。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(zhǔn)確度取決于制造的精度以及校準(zhǔn)實驗室對時基振蕩器的校正；準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)確度，這樣在測量儀器中就不需要有精確的時基而可以達(dá)到1012到1014的頻率測量準(zhǔn)確度，也就是說，可以達(dá)到比儀器最高分辨率高得多的頻率測量準(zhǔn)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(zhǔn)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?；?CPLD 和單片機(jī)的頻率測量計的設(shè)計2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(jī)動車的防撞雷達(dá)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(jī)技術(shù)的發(fā)展，微波頻率計都在不斷地進(jìn)步著，靈敏度不斷提高，頻率范圍不斷擴(kuò)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(dá)到最經(jīng)濟(jì)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(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，由單片機(jī)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(jī)技術(shù)產(chǎn)品和設(shè)備促進(jìn)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(jī)技術(shù)并能開發(fā)、應(yīng)用和維護(hù)管理這些智能化產(chǎn)品的高級工程技術(shù)人才。單片機(jī)以體積小、功能強(qiáng)、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(jìn)步和開發(fā)機(jī)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(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字頻率計都在不斷地進(jìn)步著，靈敏度不斷提高，頻率范圍不斷擴(kuò)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(biāo)，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。畢業(yè)設(shè)計（論文）3 EDA技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用21世紀(jì)人類將全面進(jìn)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(jì)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(jì)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(jìn)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(jī)到手機(jī)，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(jìn)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(dá)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(jī)主扳或彩色電視機(jī)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。現(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(qiáng)大的電子計算機(jī)，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EDA軟件平臺來完成對系統(tǒng)硬件功能的實現(xiàn)極大地提高了設(shè)計效率縮短了設(shè)計周期節(jié)省了設(shè)計成本。EDA是在20世紀(jì)90年代初從計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）、計算機(jī)輔助制造（CAM）、計算機(jī)輔助測試（CAT）和計算機(jī)輔助工程（CAE）的概念來發(fā)展而來的。一般把EDA技術(shù)的發(fā)展分為CAD、CAE、和EDA三個階段。CAD（Computer Aided Design）是EDA技術(shù)發(fā)展的早期階段。在這個階段人們開始利用計算機(jī)取代手工勞動但當(dāng)時的計算機(jī)硬件功能有限軟件功能較弱人們主要借助計算機(jī)對所設(shè)計的電路進(jìn)行一些模擬和預(yù)測輔助進(jìn)行集成電路版圖編輯和印刷電路板基于 CPLD 和單片機(jī)的頻率測量計的設(shè)計4PCB（Printed Circuit Board）布局、布線等簡單的版圖繪制等工作。CAE（Computer Aided Engineering）是在CAD的工具逐步完善的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的尤其是人們在設(shè)計方法學(xué)和設(shè)計工具集成化方面取得了長足的進(jìn)步可以利用計算機(jī)作為單點設(shè)計工具并建立各種設(shè)計單元庫開始用計算機(jī)將許多單點工具集成在一起使用大大提高了工作效率。 單片機(jī)概論單片機(jī)是一個單芯片形態(tài)、面向控制對象的嵌入式應(yīng)用計算機(jī)系統(tǒng)。它得出現(xiàn)使計算機(jī)從通用型數(shù)值計算領(lǐng)域進(jìn)入到智能化的控制領(lǐng)域。從此，計算機(jī)技術(shù)在兩個重要領(lǐng)域——通用計算機(jī)領(lǐng)域和嵌入式計算機(jī)領(lǐng)域都得到了極其重要的發(fā)展，并在深深地改變著我們的社會。所謂單片機(jī)，即把組成微型計算機(jī)的各個功能部件，如中央處理器CPU、隨即存儲器RAM、只讀存儲器ROM、輸入、輸出接口電路、定時器、計數(shù)器以及串行通信接口等集成在一塊芯片中，構(gòu)成一個完整的微型計算機(jī)。因此單片機(jī)早期的含義為單片微型計算機(jī)（Single chip microputer），直接譯為單片機(jī)，并一直沿用至今。由于單片機(jī)面對的是測控對象，突出的是控制功能，所以它從功能和形態(tài)上來說都是應(yīng)控制領(lǐng)域應(yīng)用的要求而誕生的。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，它在芯片內(nèi)集成了許多面對測控對象的接口電路，如ADC、DAC、高速I/O口、PWM、WDT等。這些外圍電路及外設(shè)接口已經(jīng)突破了微型計算機(jī)（Microputer）傳統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，所以更為確切反映單片機(jī)本質(zhì)的名稱應(yīng)是微控制器。單片機(jī)是單芯片形態(tài)作為嵌入式應(yīng)用得計算機(jī)，它有唯一的、專門為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，加上它的芯片級體積的優(yōu)點和現(xiàn)場環(huán)境下可高速可靠地運行的特點，因此單片機(jī)又稱為嵌入式微控制器（Embedded micro controller）。但是，在國內(nèi)單片機(jī)的叫法仍然有著普遍的意義。我們已經(jīng)把單片機(jī)理解為一個單芯片行動的微控制器，它是一個典型的嵌入式應(yīng)用計算機(jī)系統(tǒng)。目前按單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的寬度，把它分為4位、8位、16位及32位單片機(jī)。單片微型計算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，由單片機(jī)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(jī)技術(shù)產(chǎn)品和設(shè)備促進(jìn)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(jī)技術(shù)并能開發(fā)、應(yīng)用和維護(hù)管理這些智能化產(chǎn)品的高級工程技術(shù)人才。單片機(jī)以體積小、功能強(qiáng)、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(jìn)步和畢業(yè)設(shè)計（論文）5開發(fā)機(jī)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(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字頻率計都在不斷地進(jìn)步著，靈敏度不斷提高，頻率范圍不斷擴(kuò)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。 頻率計的設(shè)計內(nèi)容和意義設(shè)計內(nèi)容：本設(shè)計屬于典型的EDA設(shè)計。CPLD是一類新興的高密度大規(guī)模可編程邏輯器件，它具有門陣列的高密度和PLD器件的靈活性和易用性，目前已成為一類主要的可編程器件。設(shè)計使用等精度頻率測量方法，完整的設(shè)計出基于FPGA/CPLD的頻率測量計，并完成調(diào)試。主要參數(shù)：（1） 測頻范圍為0－100MHZ。（2） 標(biāo)準(zhǔn)頻率為40MHZ.頻率測量在科技研究和實際應(yīng)用中的作用日益重要。傳統(tǒng)的頻率計通采用組合電路和時序電路等大量的硬件電路構(gòu)成，產(chǎn)品不但體積較大，運行速度慢，而且測量低頻信號時不宜直接使用。頻率信號抗干擾性強(qiáng)、易于傳輸 ,可以獲得較高的測量精度。同時 ,頻 AT89C51 單片機(jī)和相關(guān)硬軟件實現(xiàn)。MCS—51系列單片機(jī)具有體積小，功能強(qiáng)，性能價格比較高等特點，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制和智能化儀器，儀表等領(lǐng)域。我們研制的頻率計以89c51單片機(jī)為核心，具有性能優(yōu)良，精度高，可靠性好等特點。隨著電子技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以單片機(jī)為核心的測量控制系統(tǒng)層出不窮，在被測信號中，較多的是模擬和數(shù)字開關(guān)信號，而且還經(jīng)常遇到以頻率為參數(shù)的被測信號，例如流量、轉(zhuǎn)速、晶體壓力傳感器以及經(jīng)過參量—頻率轉(zhuǎn)換后的信號等。對于以頻率為參數(shù)的被測信號，通常多采用的測頻法和測周法。實現(xiàn)一個寬頻域，高精度的頻率計，一種有效的方法是：在高頻段直接采用頻率法，低頻段采用測周法。一般的數(shù)字頻率計本身無計算能力因而難以使用測周發(fā)，而用89c51單片機(jī)構(gòu)成的頻率計卻很容易做到這一點。對高頻段和低頻段的劃分，會直接影響測量精度及速度。經(jīng)分析我們將f=1MHZ做為高頻，采用直接測頻法；將f=1HZ做為低頻，采基于 CPLD 和單片機(jī)的頻率測量計的設(shè)計6用測周期法。為了提高測量精度，我們又對高低頻再進(jìn)行分段。以89C51單片機(jī)為控制器件的頻率測量