基于CPLD和单片机的频率测量计的设计毕业论文.doc

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1、基于CPLD和单片机的频率测量计的设计毕业论文目录摘要IABSTRACTII1绪论11.1频率计基础知识11.1.1对灵敏度和准确度的要求11.1.2测量仪器的准确度的选择21.1.3微波计数器的使用21.2技术背景及发展趋势31.3EDA技术的发展及其应用41.4单片机概论51.5频率计的设计内容和意义62设计理论基础82.1CPLD/FPGA设计意义82.1.1EDA82.1.2CPLD(复杂可编程逻辑器件)82.1.3FPGA（现场可编程门阵列）92.1.4FPGA和CPLD的选择92.2频率测量原理92.2.1频率测量102.2.2周期测量102.2.

2、3等精度测频法112.3方案设计132.3.1基于单片机的方案132.3.2基于CPLD/FPGA和单片机相结合的方案142.3.3方案论证与选择153单元模块设计163.1系统组成163.2键控制模块173.2.1串行输出移位寄存器（74LS165）173.2.2键盘电路183.3显示模块193.3.1显示电路设计193.3.274LS164(串入并出移位寄存器)213.4电源模块213.5输入信号整形模块223.5.1信号整形电路223.5.2施密特触发器233.6单片机主控模块243.6.1AT89C51单片机性能243.6.2单片机控制电路313.7测

3、频模块的工作原理及设计323.7.1CPLD的结构与功能介绍323.7.2CPLD引脚分布333.7.3CPLD模块逻辑设计343-8其它电路354软件设计364.1MAS+plusⅡ概述364.2MAX+plusⅡ使用VHDL实现系统功能的全过程364.2.1电子系统的设计方法364.2.2“自顶向下”与“自底向上”的设计方法374.2.3VHDL语言简介394.2.4频率计的VHDL设计394.3CPLD模块仿真414.4下载验证414.5单片机的汇编语言编程424.5.1单片机主程序424.5.2测频子程序434.5.3显示子程序444.5.4键盘扫描子

4、程序454.5.5时间值输入子程序464.5.6延时子程序465误差分析476社会效益及经济效益分析49结论50参考文献51附录52附录Ⅰ单片机控制程序清单52附录Ⅱ元器件清单63附录Ⅲ电路原理图64附录Ⅳ程序流程图65毕业设计（论文）1绪论1.1频率计基础知识电子计数器是一种基础测量仪器，到目前为止已有30多年的发展史。早期，设计师们追求的目标主要是扩展测量范围，再加上提高测量精度、稳定度等，这些也是人们衡量电子计算器的技术水平，决定电子计数器价格高低的主要依据。目前这些基本技术日臻完善，成熟。应用现代技术可以轻松地将电子计数器的测频上限扩展到微波频段。随着

5、科学技术的发展，用户对电子计数器也提出了新的要求。对于低档产品要求使用操作方便，量程（足够）宽，可靠性高，价格低。而对于中高档产品，则要求有高分辨率，高精度，高稳定度，高测量速率；除通常通用计数器所具有的功能外，还要有数据处理功能，统计分析功能，时域分析功能等等，或者包含电压测量等其他功能。这些要求有的已经实现或者部分实现，但要真正完美的实现这些目标，对于生产厂家来说，还有许多工作要做，而不是表面看来似乎发展到头了。在测试通讯、微波器件或产品时，常常需要测量频率，通常这些都是较复杂的信号，如含有复杂频率成分、调制的或含有未知频率分量的、频率固定的或变化的、纯净

6、的或叠加有干扰的等等。为了能正确地测量不同类型的信号，必须了解待测信号特性和各种频率测量仪器的性能。微波计数器一般使用类型频谱分析仪的分频或混频电路，另外还包含多个时间基准、合成器、中频放大器等。虽然所有的微波计数器都是用来完成计数任务的，但制造厂家都有各自的一套复杂的计数器的设计、使得不同型号的计数器性能和价格会有所差别，因此需要根据其附加特性或价格来慎重选择。1.1.1对灵敏度和准确度的要求为了测量微波频率，频率计必须在测量频率点上有足够的灵敏度，因为有些仪器的实际性能比说明书给出的指标要好些，这样当测量临界信号时才可能有更多的灵活性。例如，微波计数器说明

7、书给出在20gHZ时灵敏度为-25dbm，那么完全可以成功地用来测量该频率点上-30dbm的信号。当然，如果计数器的额定最高频率为18gHZ，那么由于计数器电路不能工作在18gHZ以上，你甚至不能用它测量在20gHZ上0dbm的信号。因此，如果要做精确的测量，一定要保证被测信号的频率和幅度在测量仪器的指标范围之内。63毕业设计（论文）说明书上的测试性能指标给出了测量仪器的“准确度”和“分辨率”。准确度指标表明仪器的读数接近实际信号频率的程度；而分辨率指标表明多么小的频率变化可能在仪器上显示出来。假如需要在15gHZ有1HZ的分辨率，仪器必须至少显示11位数。高

8、分辨率可以快速测出更小的漂移值和不稳定