基于FPGA与单片机的等精度频率计的设计_李国利

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1、第21卷第22期电子设计工程2013年11月Vol.21No.22ElectronicDesignEngineeringNov.2013基于FPGA与单片机的等精度频率计的设计李国利，刘旭明，翟力欣（金陵科技学院机电工程学院，江苏南京211169）摘要：根据等精度测量原理，设计了一种基于FPGA和单片机的等精度频率计。系统主要包括信号预处理电路、单片机控制电路、FPGA测频电路和显示电路等。被测频率信号和标准频率信号经过整形放大处理后输入FPGA，单片机控制FPGA对两路信号进行计数并读取测频数据

2、，单片机将读取的测频数据经过运算处理后显示。测试结果表明，该频率计实现了整个频率测量范围内的测量精度相等，测量精度高，稳定性好。关键词：频率计；等精度；FPGA；单片机中图分类号：TN492文献标识码：A文章编号：1674－6236（2013）22-0171-03DesignofequalprecisioncymometerbasedonFPGAandSCMLIGuo-li，LIUXu-ming，ZHAILi-xin（SchoolofMechanicalandElectronicEngineeri

3、ng，JinlingInstituteofTechnology，Nanjing211169，China）Abstract:Accordingtotheprincipleofequalprecisionmeasurement，acymometerwasdesignedbasedonFPGAandsingle-chipmicrocomputer.Thissystemwasmainlycomposedofthesignalamplificationshapingcircuit，single-chipmi

4、crocomputercontrolcircuit，FPGAfrequencymeasurementcircuitandthesignaldisplaycircuit.Afteramplificationandrectification，thesignaltobemeasuredandthestandardsignalwereinputintoFPGA.TwosignalswerecountedinFPGAandcontrolledbysingle-chipmicrocomputer.Afterr

5、eceivedthemeasuringfrequencydata，single-chipmicrocomputercalculatedandprocessedit，andtheresultofmeasurewasshown.Theexperimentsshowthat，thecymometerhasequalmeasurementaccuracywithinthewholefrequencymeasuringrange，andithastheadvantagesofhighmeasuringpre

6、cisionandgoodoperationstability.Keywords:cymometer；equalprecision；FPGA；SCM频率测量是电子测量技术中最基本的测量之一。工程证测量的闸门时间为被测信号周期的整数倍，并在闸门时间中很多测量，如用振弦式方法测量力、时间测量、速度测量、内同时对标准信号脉冲和被测信号脉冲进行计数，实现整个速度控制等，都涉及到频率测量，或可归结为频率测量[1]。近频率测量范围内的测量精度相等，当标准信号频率很高，闸年来，高精度频率测量仪器在电子技术领域中

7、得到了越来越门时间也足够长时，就可实现高精度的频率测量[4]。近年来，广泛的应用。有关等精度频率测量方法的研究与实践越来越受到关注[5-6]。传统的测频方法主要有直接测频法、测周法和组合法[2-3]。文中设计了一种基于FPGA和单片机的等精度频率计，系统直接测频法是通过测量闸门时间内被测信号的脉冲数来计以FPGA构建数字逻辑平台，以单片机为数据处理控制器，算被测信号频率。由于闸门时间通常不是被测信号周期的整测频范围为1Hz~100MHz。数倍，因此存在最大±1的被测信号脉冲误差，一般只能在信1系统

8、组成号频率较高时采用。测周法是通过测量被测信号的周期求得其频率，在被测信号的一个周期内也存在最大±1的标准信号等精度频率计组成框图如图1所示。单片机选用脉冲误差，一般在信号频率较低时采用[4]。组合法是将直接测AT89C51，通过P0口、P2口与FPGA测频器件相连，P2口频法与测周法相组合，频率计分高低频两个频段量程，若被向FPGA发出控制命令，P0口读取测频数据。单片机电路测信号频率处于高频段则采用直接测频法，若被测信号频率模块用于控制FPGA的测频操作和读取测频数据，并将读处