【正文】 5 邏輯表 ：基于 CPLD 和單片機的頻率測量計的設(shè)計18圖34 74LS165 邏輯真值表 Logic Truth Table of 74LS165 鍵盤電路圖35為按鍵接口電路，因為按鍵數(shù)量較少，所以采用獨立式按鍵結(jié)構(gòu)。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的 I/O 接口用于筆劃段字形代碼。C~70176。 FC 60 . 1 181。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100 次?？删幊檀型ǖ繮2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2 應(yīng)不接。通常在標準的 或 等頭文件中已對其做了定義，只要用 include 引用就可以了。TB8：發(fā)送數(shù)據(jù)位 8，在模式 2 和 3 是要發(fā)送的第 9 位。REM： 為允許接收位，REM 置 1 時串口允許接收，置 0 時禁止接收。CPU 在讀 SBUF 時會指到接收寄存器，在寫時會指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒有及時的被響應(yīng)，數(shù)據(jù)沒有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來，而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。ALE/ ：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位PROG字節(jié)。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。1288 位內(nèi)部 RAM作為整形電路時如果要求輸入與輸出同相，則可在集成施密特反相器后再加一級反相器?；?CPLD 和單片機的頻率測量計的設(shè)計22176。AT89C51 的 P3. 0 口為數(shù)據(jù)輸出線，數(shù)據(jù)經(jīng) 8 片串入并出74LS164 以串行方式送入 LED(數(shù)據(jù)從最右端串行移入)，每片 74LS164 驅(qū)動一只LED。 　　CLOCK INHIBIT：時鐘禁止端。較好的利用了CPLD的高精度、高速等方面的有點。16位二進制的最大計數(shù)值為2 1=65535,不能滿足精確測16量的要求，雖然可以通過軟件技術(shù)的方法來提高分辨率，但是AT89C51內(nèi)置計數(shù)器的計數(shù)速率受500KHZ(24MHZ)的限制，所以意義不大。設(shè)在一次門控時間Tpr中對被測信號計數(shù)值為Nx。閘門開啟時，計數(shù)器開始計數(shù)，閘門關(guān)閉，停止計數(shù)。從規(guī)模上看CLB只是一個邏輯單元，當輸入端不夠用時，通常需要吧CLB進行串行級連擴展。然后利用EDA工具的邏輯綜合功能，把功能描述轉(zhuǎn)換為某一具體目標芯片的網(wǎng)表文件，經(jīng)編程器下載到可編程目標芯片中（如FPGA芯片），使該芯片能實現(xiàn)設(shè)計要求的功能。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單片機構(gòu)成的頻率計卻很容易做到這一點。同時隨著科學技術(shù)的發(fā)展，用戶對電子計數(shù)器也提出了新的要求。 單片機概論單片機是一個單芯片形態(tài)、面向控制對象的嵌入式應(yīng)用計算機系統(tǒng)。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。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。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。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)。當然，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。例如：當前出現(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，這就導致了錯誤的測量結(jié)果。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。CAD（Computer Aided Design）是EDA技術(shù)發(fā)展的早期階段。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。隨著電子技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展，以單片機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。EDA的仿真測試技術(shù)只需要通過計算機就能對所設(shè)計的電子系統(tǒng)從各種不同層次的系統(tǒng)性能特點完成一系列準確的測試與仿真操作，大大提高了大規(guī)模系統(tǒng)電子設(shè)計的自動化程度。無論是CPLD還是FPGA，都是依靠內(nèi)部得邏輯塊實現(xiàn)設(shè)計功能。而在直接測頻方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的等精度測頻方法消除了計數(shù)所產(chǎn)生的誤差，實現(xiàn)了寬頻率范圍內(nèi)的高精度測量，但是他不能消除和降低標準頻率所引入的誤差。當門控信號為高電平時，被測信號的上沿通過 D 觸發(fā)器的 Q 端同時啟動計數(shù)器COUNT1 和 COUNT2。閘門開時，矩形脈沖送到74LS393進行計數(shù)。單片機由外接12MHZ標準晶振提供時鐘電路。 　　其引腳如圖所示：A,B,C,D,E,F,G,H 并行輸入端。畢業(yè)設(shè)計（論文）19 顯示模塊 顯示電路設(shè)計測試結(jié)果輸出顯示模塊如圖 36 所示。（第 9 腳）為復位端，當 =0 時，移位寄存器各位復 0，只有當 =1 時，時鐘CLRCLRCLR脈沖才起作用。變壓器將電網(wǎng) 220V 電壓變?yōu)?9V電壓，經(jīng)二極管橋式整流后，為 7~8V 的電壓送入 7805 的輸入端，電容 C5 和 C6 用來實現(xiàn)頻率補償，防止穩(wěn)壓器 7805 產(chǎn)生高頻自激和抑制電路引入的高頻干擾，C4 和 C7 是電解電容，以減少穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入得低頻干擾。 F127 4 F 1 4T 1N P NV c cR 7R 8R 9R 1 4R 1 1R 1 2R 1 3C 4U 4U o圖 39 被測信號整形電路 Shaping circuit of the measured signal 施密特觸發(fā)器畢業(yè)設(shè)計（論文）23施密特觸發(fā)器具有以下特點：圖 310 施密特電路的傳輸特性 Transmission characteristic of the Schmidt circuit（1）施密特觸發(fā)屬于電平觸發(fā)，對于緩慢變化得信號仍然適用，當輸入信號達到某一定電壓值時，輸出電壓會發(fā)生突變。數(shù)據(jù)保留時間：10 年畢業(yè)設(shè)計（論文）25P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當復位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為 ROM 的 00H 處開始運行程序。注意加密方式 1 時， /VPP 將內(nèi)部鎖定為ARESET；當/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。至于串口通信需要用到那些特殊功能寄存器呢，它們是 SCON，TCON，TMOD，SCON 等，各代表什么含義呢？SBUF：數(shù)據(jù)緩沖寄存器這是一個可以直接尋址的串行口專用寄存器。UART 為(Universal Asynchronous Receiver）的英文縮寫。該位可能是奇偶位，地址/ 數(shù)據(jù)標識位。它的尋址地址是98H，是一個可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制 51 芯片串行口的工作狀態(tài)。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲基于 CPLD 和單片機的頻率測量計的設(shè)計28字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。另外，該引腳被略微拉高。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 GND：接地。AT89C51 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。放大整形電路由 9018 和 74F14 等組成，其中 9018 組成放大電路將輸入為 FX 得周期信號如正弦波、三角波等進行放大。電源變壓器時將交流電網(wǎng) 220V 的電壓變?yōu)樗枰弥担缓蠼?jīng)過整流電路將交流電壓變成脈動的直流電壓。amp。( R X D ) P 3 . 0( T X D ) P 3 . 1P 3 . 5P 3 . 2AT69C511 01 11 21 5V C C3 K ? 4K 1 K 2 K 3 K 47 4 L S 0 87 4 L S 0 8C L K I N H1 51291 11 21 31 43456圖 35 鍵盤控制電路 Controlling circuit of keyboard每個按鍵各接一根輸入線，從而使一根線上按鍵的工作狀態(tài)不會影響其它線上的工作狀態(tài)。單片機由外接12MHZ標準晶振提供時鐘電路。一塊復雜的可編程邏輯器件CPLD（Complex Programmable Logic Device）芯片完成各種時序邏輯控制、計數(shù)功能。 方案設(shè)計設(shè)計中提出兩種方案分別是以單片機AT89C51單獨作為系統(tǒng)的核心單元以及CPLD和單片機相結(jié)合的系統(tǒng)。圖 22 周期測量原理圖 The schematic diagram of periodic measurement由此可見，對于傳統(tǒng)的頻率測量方法若是要達到高精度的要求，必須對被測信號分段測量，對于較低頻率采用周期測量法，對較高頻率采用頻率測量法。工程中很多測量，如用振蕩式方法測量力、時間測量、速度測量、速度控制等，都涉及到頻率測量，或可歸結(jié)為頻率測量。FPGA具有陣列型PLD器件得優(yōu)點，同時其結(jié)構(gòu)又類似掩?？删幊涕T陣列，因此與有更高的集成度和更強大的邏輯實現(xiàn)能力，使得設(shè)計更加靈活和容易實現(xiàn)。由于CPLD具有連續(xù)連接結(jié)構(gòu)，易于預(yù)測延時，使電路仿真會更加準確，且編程方便，速度快，集成度高，價格低，從而系統(tǒng)研制周期大大縮短，產(chǎn)品性能價格比提高。（2） 標準頻率為40MHZ.頻率測量在科技研究和實際應(yīng)用中的作用日益重要。這些外圍電路及外設(shè)接口已經(jīng)突破了微型計算機（Microputer）傳統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，所以更為確切反映單片機本質(zhì)的名稱應(yīng)是微控制器。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。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。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小。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 是較復雜的信號，如含有復雜頻率成分、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。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。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。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。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。隨著單片機技術(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。主要參數(shù)：（1） 測頻范圍為0－100MHZ。本測頻系統(tǒng)的設(shè)計揚棄了傳統(tǒng)的自下而上的數(shù)字電路設(shè)計方法，采用先進的EDA技術(shù)及自上而下的設(shè)計，把資源豐富、控制靈活及良好人機對話功能的單片機和具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)重組、現(xiàn)場可編程的CPLD芯片完美的結(jié)合起來，實現(xiàn)了對0－100MHZ信號頻率的等精度測量。 FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）FPGA是一種可由用戶自定義并進行配置得高密度專用集成電路。 頻率測量原理畢業(yè)設(shè)計（論文）9在電子測量技術(shù)中，頻率測量是最基本的測量之一。但是對于高頻信號，周期法就需要很大的分頻系數(shù) M，增加了硬件和軟件的復雜性，不宜采用。在預(yù)置門時一間和常規(guī)測頻閘門時間相同而被測信號頻率不同的情況下，等精度測量法的測量精度在整個測量范圍內(nèi)保持恒定不變，而常規(guī)的直接測頻法 (在低頻時用測周法，高頻時用測頻法)，其精度會隨著被測信號頻率的下降而下降。采用單片機作為系統(tǒng)的主控部件，實現(xiàn)整個電路的測試信號控制、數(shù)據(jù)運算和控制數(shù)碼管的顯示輸出等。電源部分采用220V交流電經(jīng)變壓、濾波、穩(wěn)壓后得到5V電壓供整個系統(tǒng)使用。amp。A T 8 9 C 5 1P 3 . 0 ( R X D )P 3 . 1 ( T X D )P 3 . 4QhQgQfQeQdQcQbQaBACLKCLRabcgfed5 k Ω 8V c c9 8 1 23 4 5 610111213QhQgQfQeQdQcQbQaBACLKCLRabcgfed5 k Ω 8V