【正文】 ..............................................354 軟件設計 .....................................................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)的設計方法 ..................................................................................36 “自頂向下 ”與“自底向上”的設計方法 .............................................37 VHDL 語言簡介 ...........................................................................................39 頻率計的 VHDL 設計 .................................................................................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 頻率計基礎知識電子計數(shù)器是一種基礎測量儀器，到目前為止已有30多年的發(fā)展史。目前這些基本技術(shù)日臻完善，成熟。 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。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。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。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。 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，這樣當測量臨界信號時才可能有更多的靈活性。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。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”。假如需要在15gHZ有1HZ的分辨率，儀器必須至少顯示11位數(shù)。 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。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。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。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。 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。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。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）。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。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，當然，有些計數(shù)器能夠直接測量100gHZ以上的頻率。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。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，我們應該視測試需要正確地選擇，以達到最經(jīng)濟和最佳的應用效果。企業(yè)迫切需要大量熟練掌握單片機技術(shù)并能開發(fā)、應用和維護管理這些智能化產(chǎn)品的高級工程技術(shù)人才。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。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。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。而集成電路(IC)技術(shù)在微電子領(lǐng)域占有重要的地位。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)的應用已經(jīng)滲透到人類生活的各個方面。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。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。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)既定的電子電路設計功能。EDA是在20世紀90年代初從計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）和計算機輔助工程（CAE）的概念來發(fā)展而來的。CAD（Computer Aided Design）是EDA技術(shù)發(fā)展的早期階段。CAE（Computer Aided Engineering）是在CAD的工具逐步完善的基礎上發(fā)展起來的尤其是人們在設計方法學和設計工具集成化方面取得了長足的進步可以利用計算機作為單點設計工具并建立各種設計單元庫開始用計算機將許多單點工具集成在一起使用大大提高了工作效率。它得出現(xiàn)使計算機從通用型數(shù)值計算領(lǐng)域進入到智能化的控制領(lǐng)域。所謂單片機，即把組成微型計算機的各個功能部件，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。由于單片機面對的是測控對象，突出的是控制功能，所以它從功能和形態(tài)上來說都是應控制領(lǐng)域應用的要求而誕生的。這些外圍電路及外設接口已經(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)的名稱應是微控制器。但是，在國內(nèi)單片機的叫法仍然有著普遍的意義。目前按單片機內(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。企業(yè)迫切需要大量熟練掌握單片機技術(shù)并能開發(fā)、應用和維護管理這些智能化產(chǎn)品的高級工程技術(shù)人才。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。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。 頻率計的設計內(nèi)容和意義設計內(nèi)容：本設計屬于典型的EDA設計。設計使用等精度頻率測量方法，完整的設計出基于FPGA/CPLD的頻率測量計，并完成調(diào)試。（2） 標準頻率為40MHZ.頻率測量在科技研究和實際應用中的作用日益重要。頻率信號抗干擾性強、易于傳輸 ,可以獲得較高的測量精度。MCS—51系列單片機具有體積小，功能強，性能價格比較高等特點，因此被廣泛應用于工業(yè)控制和智能化儀器，儀表等領(lǐng)域。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。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。對高頻段和低頻段的劃分，會直接影響測量精度及速度。為了提高測量精度，我們又對高低頻再進行分段。最終實現(xiàn)多功能數(shù)字頻率計的設計方案，根據(jù)頻率計的特點，可廣泛應用于各種測試場所。由于CPLD具有連續(xù)連接結(jié)構(gòu)，易于預測延時，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。在基礎理論和專業(yè)技術(shù)基礎上，通過對數(shù)字頻率計的設計，用十進制數(shù)字來顯示被測信號頻率的測量裝置。2 設計理論基礎本部分介紹CPLD作設計的意義、頻率測量原理、等精度測量原理以及總體設計方案。EDA的仿真測試技術(shù)只需要通過計算機就能對所設計的電子系統(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)電子設計的自動化程度?；贓DA技術(shù)的設計方法為“自頂向下”設計，其步驟是采用可完全獨立于目標器件芯片物理結(jié)構(gòu)的超高速硬件描述語言，在系統(tǒng)的基本功能或行為級上對設計的產(chǎn)品進行行為描述和定義，結(jié)合多層的仿真技術(shù)，在確保設計的可行性與正確性的前提下，完成功能確認。 CPLD(復雜可編程邏輯器件)CPLD是一種新興的高密度大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?，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。使得硬件的設計可以如軟件設計一樣方便快捷，從而改變了傳統(tǒng)數(shù)字及用單片機構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)的設計方法、設計過程及設計觀念，使電子設計的技術(shù)操作和系統(tǒng)構(gòu)成在整體上發(fā)生了質(zhì)的飛躍。在設計過程中，可根據(jù)需要隨時改變器件的內(nèi)部邏輯功能和管腳的信號方式，借助于大規(guī)模集成的CPLD和高效的設計軟件，用戶不僅可通過直接對芯片結(jié)構(gòu)的設計實行躲在數(shù)字邏輯系統(tǒng)功能，而且由于管腳定義的靈活性，大大減少了電路圖設計和電路板設計的工作量及難度，同時，這種基于可編程芯片的設計大大減少了系統(tǒng)芯片的數(shù)量，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。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，使得設計更加靈活和容易實現(xiàn)。世界上得可編程邏輯器件供應商（如Xilinx、Altera和Actel）可以為客戶