[實用新型]基于CPLD與51單片機的數字頻率計系統

有效

• 申請號: 201320667317.1
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN203587691U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 王耀斌
• 申請（專利權）人: 陜西高新實業有限公司
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 劉斌

技術領域

本實用新型涉及一種數字頻率計系統，具體涉及一種基于CPLD與51單片機的數字頻率計系統。

背景技術

數字頻率計是計算機、通信設備等科研生產領域不可缺少的測量設備。目前市場上的數字頻率計產品比較多，但均存在一定的不足：測量功能齊全、精度高的測量設備價格昂貴且體積較大；價格便宜的其測量功能、測量精度又不令人滿意。

數字式測頻的方法比較多，如直接法、直接與間接測量結合法、鎖相法等等。前2種測量方法均是基于主閘門與計數器的結構來實現測量的，它們在一定程度上存在著不足。例如直接測量法，雖然其結構簡單，但是由于計數器存在±1的量化誤差，從而使測量精度受到很大影響，有時甚至會造成100％的誤差。直接與間接測量結合法雖然在測量精度上比直接法有所改善，但是從根本上來說沒有解決量化誤差的問題，且結構也更為繁瑣。為了克服上述問題，設計的數字頻率計采用多周期同步測量法進行等精度測頻、測周期、測脈寬和占空比，它從根本上消除了計數器量化誤差，極大提高了測量精度。

發明內容

本實用新型提供一種基于CPLD與51單片機的數字頻率計系統，其基于CPLD與51單片機，具有成本低、體積小、測量功能齊備、測量范圍寬、精度高、操作簡便優點。

本實用新型的技術解決方案是：

一種基于CPLD與51單片機的數字頻率計系統，其由STC89LE52單片機，MAX—II—EPM570一CPLD及數字頻率計前級電路組成，其特征在于：所述數字頻率計前級電路包括信號調理電路及邊沿選擇電路；所述信號調理電路依次由緩沖器、放大器及電壓比較器組成。

上述邊沿選擇電路采用數字式微分電路，通過此微分電路，并根據測量項目的選擇，電路將會提取到待測信號的上升沿脈沖和下降沿脈沖。

上述CPLD內部功能電路是數字頻率計測量的核心電路，它通過與單片機進行功能選擇控制及數據的交互，實現了對頻率、周期的測量。

上述CPLD通過JTAG進行硬件程序的下載和調試；所述單片機是通過RS232串口進行程序的下載和調試。

本實用新型的優點在于：基于CPLD與51單片機，具有成本低、體積小、測量功能齊備、測量范圍寬、精度高、操作簡便優點。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意框圖。

具體實施方式

參見圖1，一種基于CPLD與51單片機的數字頻率計系統，其由STC89LE52單片機，MAX—II—EPM570一CPLD及數字頻率計前級電路組成，所述數字頻率計前級電路包括信號調理電路及邊沿選擇電路；所述信號調理電路依次由緩沖器、放大器及電壓比較器組成。

邊沿選擇電路采用數字式微分電路，通過此微分電路，并根據測量項目的選擇，電路將會提取到待測信號的上升沿脈沖和下降沿脈沖。

CPLD內部功能電路是數字頻率計測量的核心電路，它通過與單片機進行功能選擇控制及數據的交互，實現了對頻率、周期的測量。

CPLD通過JTAG進行硬件程序的下載和調試；所述單片機是通過RS232串口進行程序的下載和調試。

硬件核心部件采用STC89LE52單片機及MAX—II—EPM570一CPLD，數字頻率計前級電路由信號調理電路及邊沿選擇電路組成，信號調理電路依次由緩沖器、放大器及電壓比較器組成。待測信號經過信號調理電路后將被整形成同頻率的TTL信號。整形后的7r11L信號再經過A、B兩個通道分別進入到CPLD中的邊沿選擇電路。邊沿選擇電路采用數字式微分電路，通過此微分電路，并根據測量項目的選擇，電路將會提取到待測信號的上升沿脈沖和下降沿脈沖。

CPLD內部功能電路是數字頻率計測量的核心電路。通過與單片機進行功能選擇控制及數據的交互，實現了對頻率、周期等的測量。功能性指示燈、數碼管顯示電路和按鍵接口為用戶提供了人機交互通道。用戶通過該通道完成測量項目選擇，閘門時間選擇等命令的輸入，并能查看例如當前測量項目、閘門時間及測量結果等相關信息。CPLD通過JTAG進行硬件程序的下載和調試。同樣，單片機是通過RS232串口進行程序的下載和調試的。

CPLD數字電路設計

數字電路CPLD采用Verilog?HDL硬件描述語言進行設計。所設計的電路可以直接在CPLD上實現，編程調試方便。包括：

1)數字微分電路；

2)閘門時間選擇計數器及其指示驅動電路；

3)閘門燈驅動電路；

4)按鍵接口電路；

5)通道條件輸入接口電路；

6)時間計數器與事件計數器及其與單片機的