基于cpld和單片機(jī)的頻率計(jì)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-30 15:28 本頁(yè)面
【正文】 基于CPLD和單片機(jī)的頻率計(jì)設(shè)計(jì) 引言：隨著電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，以單片機(jī)為核心的測(cè)量控制系統(tǒng)層出不窮。在被測(cè)信號(hào)中，較多的是模擬和數(shù)字開(kāi)關(guān)信號(hào)，而且還經(jīng)常遇到以頻率為參數(shù)的被測(cè)信號(hào)，例如流量、轉(zhuǎn)速、晶體壓力傳感器以及經(jīng)過(guò)參變量一頻率轉(zhuǎn)換后的信號(hào)等。本次試驗(yàn)采用測(cè)頻法，通過(guò)方案優(yōu)化，達(dá)到了較高的精度。該測(cè)頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)和具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)重組、現(xiàn)場(chǎng)可編程的CPLD芯片相結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)IHz~10MHz信號(hào)頻率的高精度測(cè)量。系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和精度較高，達(dá)到了測(cè)頻對(duì)精準(zhǔn)度的要求。正文： 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理 實(shí)驗(yàn)基本框架 圖一傳統(tǒng)的測(cè)頻原理是在一定的時(shí)間間隔T內(nèi)測(cè)某個(gè)周期信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)N，其頻率可表示為f=N/T，其原理框圖如圖2所示。這種測(cè)量方式的精度隨被測(cè)信號(hào)頻率的下降而降低。 圖二關(guān)于誤差的分析將在下文中闡述。 本實(shí)驗(yàn)采用等精度測(cè)頻的原理為： 首先，,占空比為80%的閘門信號(hào)，從而閘門寬度為1s，將分頻產(chǎn)生的信號(hào)和被測(cè)信號(hào)相與的結(jié)果即為計(jì)數(shù)器的技術(shù)時(shí)鐘信號(hào)，在這1s的時(shí)間寬度內(nèi)技術(shù)到的結(jié)果就是被測(cè)信號(hào)的頻率值，通過(guò)多路選擇器，有單片機(jī)發(fā)送地址，每次四位將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的代碼轉(zhuǎn)換，使用7個(gè)8段數(shù)碼管顯示。具體原理如圖三所示。 圖三 CPLD模塊邏輯設(shè)計(jì) 分頻器采用25位的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，占空比80%的寬度為1s的閘門信號(hào)。下圖為在ISE仿真環(huán)境下的閘門輸出。 圖四 計(jì)數(shù)器采用28的BCD碼計(jì)數(shù)，局部計(jì)數(shù)方式如下：if((en==139。b1)amp。amp。(clr==139。b0)amp。amp。(q3439。b1001)) begin q3 =q3+439。b0001。 end else beginq3=439。b0000。下圖為在ISE仿真環(huán)境下的計(jì)數(shù)結(jié)果： 圖五鑒于數(shù)據(jù)較大，所以，我們仿真時(shí)候只選取了12位數(shù)據(jù)，結(jié)果是正確的。有單片機(jī)提供3位地址信號(hào)，每次送四位數(shù)據(jù)給單片機(jī)，傳送7次數(shù)據(jù)即可。 單片機(jī)主控模塊（1） P1口用來(lái)作為數(shù)碼管的7個(gè)位選信號(hào)；（2） P2口用來(lái)向單片機(jī)提供段選碼；（3） Latch：即與案例框圖中由分頻鏈給單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)，為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與CPLD工作的同步而做的；在Latch信號(hào)為高電平期間單片機(jī)取數(shù)據(jù)，而此時(shí)，CPLD由于閘門為低電平使得計(jì)數(shù)停止；在Latch為低電平時(shí)，單片機(jī)部取數(shù)，而CPLD在計(jì)數(shù)。從而保證兩者的正常工作。（4） P0口的低四位用來(lái)取數(shù)，P3口地高三位用來(lái)傳送地址；（5） 單片機(jī)采用定時(shí)中斷顯示，每1ms改變一位，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。 測(cè)頻精度分析 圖六 計(jì)數(shù)法測(cè)頻誤差示意圖 說(shuō)明：∵ f x =由誤差合成公式有
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1