基于单片机和CPLD的高精度频率计设计

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基于cpld数字频率计的设计

摘要本文主要论述了利用CPLD进行测频计数，单片机实施控制实现多功能频率计的设计过程。

该频率计利用等精度的设计方法，克服了基于传统测频原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而降低的缺点。

等精度的测量方法不但具有较高的测量精度，而且在整个频率区域保持恒定的测试精度。

该频率计利用CPLD来实现频率、周期、脉宽和占空比的测量计数。

利用单片机完成整个测量电路的测试控制、数据处理和显示输出。

并详细论述了硬件电路的组成和单片机的软件控制流程。

其中硬件电路包括键控制模块、显示模块、输入信号整形模块以及单片机和CPLD主控模块。

本文详细论述了系统自上而下的设计方法及各部分硬件电路组成及单片机、CPLD的软件编程设计。

使用以GW48-CK EDA实验开发系统为主的实验环境下进行了仿真和验证，达到了较高的测量精度。

关键词: 频率计，EDA技术，CPLD，单片机IAbstractThis article discusses the use of frequency counts for CPLD, microcontroller control to achieve the implementation of the design process of multi-frequency meter. The use of such precision frequency meter design ways to overcome the traditional frequency measurement based on the principle of the measurement precision frequency meter with a decline in the measured signa l frequency decreases the shortcomings. And other precision measurement method not only has high accuracy, but in the entire frequency region to maintain a constant precision. The frequency meter using CPLD to implement the frequency, period, pulse width and duty cycle measurement count .I used SUM complete the measurement circuit control, data processing and display output. Then I discussed about the composition of hardware and microcontroller software control flow. The hardware circuit includes key control module, display module, the input signal shaping module and MCU and CPLD control module.This paper has particularly described the top-to-bottom design method of the system, the circuit composite of the hardware and the software program device of CPLD and single chip computer. Under the test environment of the system developed by GW48-CK EDA experiment, the precision and velocity of the measurement have been obtained after the simulation and the test of the hardware.KEYWORDS: Frequency meter, EDA technique, CPLD, Single chip computerII目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第一章引言 (4)第二章硬件电路设计 (5)3.1 系统顶层电路设计 (5)3.2 测频模块的工作原理及设计........... 错误!未定义书签。

基于单片机和CPLD的频率测量研究

基于单片机和ＣＰＬＤ的频率测量研究作者：俞宁邹应全来源：《现代电子技术》2008年第24期摘要：针对单片机进行高频测量存在的响应速度问题，利用CPLD适合精确、高速计数的特点，提出了一种基于单片机和CPLD的频率测量电路，通过CPLD对被测信号分频再与单片机计数值进行比较，实现了高精度、等精度测量，同时又解决了高频测量中存在的问题，满足了系统对响应时间的要求。

该项研究成果已经在所设计信号源产品中得到了应用。

关键词：频率测量；信号源；高频测量；CPLD中图分类号：文献标识码：A文章编号：1004-373X(2008)24-052-02Research of Frequency Measurement Based on Single Chip Computer and CPLDYU Ning1,ZOU Yingquan2(1.Huaian College of Information Technology,Huaian,223003,China;2.Nanjing University of Information Science & Technology,Nanjing,210044,China)Abstract：In order to deal with the problem ofresponse rate of single chip computer while measuring high frequency,a frequency measurement circuit based on single chip computer and CPLD is proposed,which realizes high-accuracy measurement by comparing the frequency division of the measured signals with the counting number of single chip computer,which has been applied in funtion generator.Keywords：frequency measurement;signal source;high frequency measurement;CPLD信号源一般都具有频率测量功能，信号源中大多数的测频电路都是通过单片机实现，低频时采用测周，高频时采用测频。

基于AT89S52单片机和CPLD的高精度频率计的设计

基于AT89S52单片机和CPLD的高精度频率计的设计[摘要] 本文介绍了利用AT89S52和CPLD相配合实现高精度频率测量电路的设计。

由于传统的周期测量方法和频率测量方法都有固有的误差，即不能消除标频信号随被测信号频率下降而精度降低的缺点。

本文利用CPLD来实现频率、周期、脉宽和占空比的测量计数，利用单片机完成整个测量电路的测试控制、数据处理；显示输出部分也由CPLD来完成，从而克服了固有的缺点，实现了高精度测量。

[关键词] AT89S52单片机CPLD 频率计频率测量是电子测量领域里的一项重要内容，而高精度频率计的应用尤为广泛。

目前，宽范围、高精度数字式频率计的设计方法，大都采用单片机加高速、专用计数器芯片来实现。

但这种方法硬件连线复杂、可靠性差，且在实际应用中往往需要外加扩展芯片，这无疑会增大控制系统的体积，还会增加引入干扰的可能性。

对一些体积小的控制系统，要求以尽可能小的器件体积，实现尽可能复杂的控制功能，直接应用单片机及其扩展芯片就难以达到所期望的效果。

本文设计的高精度频率计，除了对被测信号的整形部分、键输入部分必须用单片机实现以外，测频核心电路以及数码显示部分都交由CPLD来完成。

该数字频率计电路简洁，软件潜力得到充分挖掘，低频段测量精度高，有效防止了干扰的侵入。

1测频原理及误差分析1.1传统测频方案频率测量法和周期测量法的基本工作原理见图1、图2。

图1频率测量法原理图图2 周期测量法原理框图在频率测量法中，参考晶振提供了测量的时间基准，分频后通过控制电路去开启与关闭时间闸门。

闸门开启时，计数器开始计数，闸门关闭停止计数。

若闸门开放时间为T，计数值为N，则被测频率f=N/T0用这种频率测量原理，对于频率较低的被测信号来说，存在着测量实时性和测量精度之间的矛盾，不适用于低频信号的测量。

周期测量法和频率测量基本结构是一样的，只是把晶振和被测信号位置互换了一下。

T=NTr/M计数值N和被测信号的周期成正比，N反映了M个信号周期的平均值。

基于CPLD和单片机的数字频率计硬件电路设计

基于CPLD和单片机的数字频率计硬件电路设计江文超;王文远【期刊名称】《电脑知识与技术》【年(卷),期】2014(000)009【摘要】Using CPLD chip and MCU combined with the method of frequency measurement of sine wave and square wave sig-nal. The hardware design of signal shaping by Schmidt trigger, then use CPLD frequency counting, data transmission and then counted to the microcontroller for processing, and finally LCD1602 LCD display results. This paper attempts to explore the hard-ware circuit design of digital frequency meter based on CPLD and mcu.%采用CPLD芯片和单片机相结合方法实现对正弦波和方波信号的频率测量。

硬件设计方面通过施密特触发器进行信号整形，再利用CPLD进行频率计数，然后将计得的数据传输到单片机中进行处理，最后用LCD1602液晶显示器显示结果。

该文试图探讨基于CPLD和单片机的数字频率计的硬件电路设计。

【总页数】3页(P2084-2086)【作者】江文超;王文远【作者单位】湖州师范学院，浙江湖州313000;湖州师范学院，浙江湖州313000【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.基于CPLD与51单片机的数字频率计的设计与应用 [J], 何颖;孙鸿2.VHDL在基于CPLD和单片机的数字频率计系统设计中的应用 [J], 江文超;王文远3.基于CPLD和单片机的等精度数字频率计设计 [J], 李莉;熊晶4.基于单片机和CPLD的数字频率计设计 [J], 张青林5.基于51单片机和CPLD的数字频率计 [J], 李春红;石刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于CPLD和单片机的等精度数字频率计设计

基于CPLD和单片机的等精度数字频率计设计作者：李莉熊晶来源：《现代电子技术》2015年第10期摘要：根据相位重合点理论对等精度数字频率计进行改进，采用该理论可使对标准频率信号和待测频率的计数同时开始，消除了对标准频率信号计数时±1个周期的误差。

系统设计主要包括三部分：待测频率的整形放大部分；计数部分，采用CPLD，相位重合点的检测也在CPLD中完成；频率的计算和显示部分由单片机AT89C51完成。

CPLD部分的仿真使用Max+Plus Ⅱ，单片机部分的仿真使用Protues软件。

测试结果表明，待测频率在1 Hz～10 MHz范围内，频率计测量精度高，稳定性好。

关键词：相位重合点理论； CPLD；等精度数字频率计； Max+Plus Ⅱ中图分类号： TN710⁃34； TM935.13 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）10⁃0118⁃03频率计是一种应用在电子、通信、工业生产领域的常用的电子测量仪器。

常用的对频率计的设计方法有直接测量法，模拟内插法，多周期同步法，等精度测量法[1⁃2]等。

在这些测量方法中等精度测量法的精度最高，但是该方法对标准频率信号的计数部分存在±1个周期的误差，本文采用相位重合点理论，可消除±1个周期的误差。

1 系统整体设计方案由于待测频率fx往往是小信号，并且不是方波，所以要先放大和整形，经过处理后的信号和标准频率信号f0送到CPLD，单片机对CPLD发控制命令，CPLD进行相位检测和计数，计得的两组数值（在实际闸门时间内对fx的计数值nx和对f0的计数值n0）送往8051，单片机根据公式[fxnx=f0n0]计算出fx，最后通过液晶显示器LM0 16L 显示出当前频率值。

整体设计方案如图1所示。

图1 系统框图2 系统设计2.1 放大整形电路的设计放大部分采用共射极放大电路，整形部分采用施密特触发器74LS14。

由于共射极放大电路是反向放大，而施密特触发器内部就带有反向器，所以最终可实现放大整形后不会反向。

基于CPLD与单片机的等精度频率测量

框图如图１示。所
１２等精度测量原理．
等精度频率测量采用比较法进行测量，首先要有一个基准时钟信号，然后在相同的时间范围内对基准时钟频率信号和被测频率信号分别计数，得到两个计数值。设基准时钟频率信号的频率为Ｆ，计数值为Ｎ，ｓｓ
被测频率信号的频率为Ｆ，计数值为Ｎ。按照比较法的思想，下式一定成立：ｘｘ
Ａｐ．０１ｒ２０
基于ＣＬＰＤ与单片机的等精度频率测量
王晓峰
（长春大学电子信息工程学院，吉林长春
［摘
１０２３２）０
要】应用ＣＬＰＤ技术，已经成为当今实现电子系统集成化的重要手段。本文介绍了基于ＣＬＰＤ技
术与单片机的等精度频率测量的硬件实现方案，实现了一种精度高和范围广的频率测量电路。［关键词］ＣＬＰＤ；等精度；频率［中图分类号】Ｔ３２７Ｐ０．［文献标识码］Ａ［文章编号】１０７Ｘ２１）２０６３０８—１８（０００ —０５ —０
第２卷第２９期
Ｖ０．９Ｎ．１２ｏ２
长春师范学院学报（自然科学版）
Ｊｕｎｌｆｈｎｃｕｏｍｌｎｅｓ｛ａｒｃｎｅｏｒａｏＣａｇｈｎＮｒａＵｉｒｔＮｔａＳｉｃ｝ｖｉｙｕｌｅ
２１００年４月
・
Ｓ６・
图１系统结构框图
图２测频原理的结构框图
图３功能仿真波形
目，生产ＣＬ前ＰＤ器件的厂商有很多。在综合考虑试验条件等各方面因素后，我们决定选用Ａｔ公司的ｌｒｅ

基于单片机的高精度频率计设计

基于单片机的高精度频率计设计.txt单身很痛苦，单身久了更痛苦，前几天我看见一头母猪，都觉得它眉清目秀的什么叫残忍？是男人，我就打断他三条腿；是公狗，我就打断它五条腿！本文由roufeng290贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。

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微处理器应用!! 电 ! 子 ! 测 ! 量 ! 技 ! 术 " # % ( * ,% ’ ! " . !!! ! $ &’ # )! + !)! $ $ #-’& & /第0 卷第2期 1 03 年5 月! 34 3基于单片机的高精度频率计设计卢飞跃! 广州番禺职业技术学院广州 2 5 W " 576 摘 ! 要!介绍了基于 * W 系列单片机的高精度频率计的设计方案! 描述了它的系统组成" 工作原理和软件设计# 此 $1 外! 阐述了利用单片机实现多周期同步法测量频率的方法! 包括同步接口电路设计和测量原理#该频率计采用单片机与频率测量技术相结合! 利于多周期同步测量法的实现和灵活的测量自动控制! 并且大大提高了测量的精度# 关键词!高精度$频率计$单片机$同步法;/ )+ - , (&B, =-" + #K -* < $#./0+ ED " "B #* ")(- %)7 -- &- )L /" =F FXB = O%8 O ?O= FUIJC >C#I @ ! F > c ? 5 7 6 I5 / &$ $ =HN > H88 ?J B== 8= >* W B@=CB ? P JK N .$ * ’ < =B B= 9 F 8<@ KC B>E= F >O A 8F= =JA JK9NH? $ 1+>I> ! PKJ >I K CP= 8 HNEQ K E Q8=P?B= S >J=P PK J=A J? E >KH CH $ =@ >KI =B B@ ? =8 ? 8 PB BI ! > ?J 8= I B > ? K KMHH ( < 8 = ! < =< H? @ N ><? ? NA IROI E= F >O A 8F= =JQJ #)B 8 ?H CN= !>IH> J=+ ><? ? N >=EC C CB JC = N I B FNH BCFB@ < O CK> F BJK8= B F N N K J O CK> F F B C KG =CR =NK A > B<+ ! F?C >KI8 H<@R 8 HJ=A 8F= =JPBCP= (N=N ?8<==J=N ><? ? 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NA J? $ KG =C == $ #) O CK> F =< H 6 7 +0 <(! 引 ! 言在电磁量的测量中! 间和频率的测量可以达到最高时的精确度#因此! 将任何其它物理量转换成时间或频率后进行测量! 精确度基本上取决于转换精度! 对提高时其这间和频率测量的精确度和自动化程度! 有重要的现实具意义# 多周期同步测量频率方法具有精确度高" 量迅速" 测容易实现测量过程自动化等一系列优点! 成为目前频率已测量的重要方法#而单片机内部具有定时(计数器和高稳定度的标准频率源等硬件资源以及灵活的软件运算和控制功能! 十分方便地对外部信号进行计数! 且可以实能并现逻辑控制及数据运算# 采用单片机与频率测量技术相结合可大大提高频率计的自动化程度和灵活性! 用多周期同步法可提高测频采的精确度#本文设计的频率计就是基于上述设计思想# 图 5! 硬件系统框图的同步接口电路! 该同步控制接口电路是根据多周期同步法测频设计的# 在同步控制接口电路与单片机内部计数器特性以及软件共同控制下! 设定时间内! 用单片机在利内部的两个计数器分别对外部被测信号和内部时钟周期信号进行同步计数! 计数的结果暂存于单片机内部# 在测量结束后! 通过单片机进行计算得到测量结果# 单片机系统包括单片机" 盘和显示器等! 要负责键主控制整个频率计的工作" 入操作信号" 量数据的处理! 输测以及测量结果的显示等! 是系统的核心#采用的 *$ 1 2 W #0 系列单片机! 内部包含有程序存贮器和 6 个计数器#)! 系统组成与工作原理基于单片机的高精度频率计的原理如图 5 所示# 输入通道由阻抗变换器" 带放大器和整形电路组宽成#输入通道的作用是将被测信号进行放大整形! 换成变作为同步接口电路的输入信号#由 $ " 电平的脉冲波形! $ 于采用单片机作为控制和处理! 计了与通常频率计不同设*! 基于单片机的多周期同步测频原理基于 *$ 1 2 系列单片机采用多周期同步测量频率 W #0 时! 充分利用其内部的资源和软件控制功能! 合简单要配的同步接口电路! 达到同步计数的要求# 其同步控制接口电路如图 0 所示# 单片机 *$ 1 2 内部 $ 设为5 位计数器! 于对用 W #0 3 4)1 ) 4基于单片机的高精度频率计设计 !!!!!!!! 卢飞跃!被测信号第2期由图 6 可知! 3 对被测信号计数的计数值 J! 5 对内 $ $ 平部周期的计数值 F # 设内部周期的平均频率为 5F % 均周期为 AF & 对被测信号的平均频率为 5J % 均周期为 ! 平 ! 有 AJ & 二者计数时间相同!J[AJ ZF [AF则J 5; Z 5F F 根据上述的多周期同步测量法分析可知! 3 和 $ 的 $ 5 启停是同步的! 的计数正确! 计数误差! 只有单片机无而 J 内部时钟频率存在 f5 的计数误差#,! 软件设计在基于单片机的频率计中! 单片机负责控制’测量’计算等#具体地说! 片机要执行按键分析及处理’态扫单动描显示’测量控制与计数’量结果数据处理等工作# 控测图 0! 同步控制接口电路制单片机的软件包括主程序’示子程序’分析及处理显键子程序’数据处理子程序’时中断处理子程序等# 其基定本工作流程如图 7 所示#外部输入的被测信号进行计数! 且设置启停同时受 $ 3 并 % 和( 3 共同控制"5 设为 5 位计数器! 于对内部周期用’$ $ 4 进行计数! 并且设置启停同时受 $ 5 和 ( 5 共同控制" % ’$ 实 $ 设置为 5 位定时器和中断工作模式! 现对测量时间 0 4 的定时# 图 0 中!5 和 V 为上升沿触发的 V 触发器#其工作V 0 过程为$ 测量前! 单片机 U 3 输出低电平 3 使 V 输在由 5S 5 出为 3!0 输出为 5" 后由 U 3 置 5!5S 清 3! 动测然启 V 5S U 5 量! 定时器 $ 定时开始计时#当被测信号 ! 的上升沿到 0 ; 来时! V 输出翻转为 5! 使 5 单片机的( 3 和( 5 同时变’$ ’$ 为高电平! 同时启动 $ 和 $ 开始计数! 现二者计数开实 3 5 始的同步#$ 和 $ 开始计数时! 同时启动 $ 定时开始# 3 5 0 当 $ 的定时间一到! 请中断! U 5 置 5! V 输出申由 5S 使 0 0 翻转为3#但 V 仍维持高电平状态! 3 和 $ 并不立即停 5 $ 5 止计数#此后直至被测信号 ! 的下一个上升沿到来将 V 5 ; 输出翻转为 3!3 和 $ 同时停止计数! 达到计数结束同步 $ 5 的目的#到此完成了一个测量频率的过程! 后的被测信以电只号 ! 不再起作用! 路处于闭锁状态! 有重置 U 3 复 5S ; 位! 才能进行下一次测量#测量原理波形如图 6 所示#图 7! 基本工作流程图主程序在完成初始化工作如设置定时器 $ ’ 5’ 0 3$ $ 等工作方式后! 示初始值! 入按键输入分析及处理程显进序#按下测量键后开始测量! 至测量结束后! 测量数直对据进行数据计算! 并及时由显示子程序显示测量结果# 进入测量键处理子程序! 出起动测量的信号 % 电发高平& 启动 $ 定时开始工作! 回主程序# 随后!’$ ( ! 返 0 ( 3 同时启动 $ 和 $ 开始 ( 5 响应起动测量的工作脉冲! ’$ 3 5 自动计数# 当设定定时时间一到! 进入 $ 定时中断服务子程序!0 结束测量! 发结束测量的工作信号 % 电平 & 并且设置测低 ! 量完标志% 主程序判断测量是否结束用& 返回# 随后! 供 !图 6! 基于单片机的多周期同步测频波形图同 ( 3( 5 响应结束测量的工作脉冲! 时自动停止 $ ’$ ( ’$ 3 和 $ 工作# 5" 下转第 5 3 页# 2 )1 ) _1 !第0 卷电!子!测!量!技!术系统相对于软件性能有极大的提升! 软 !! 由图 2 可知" 件系统在 7 3 ) P 左右的流量下就已经出现丢包的情 3 9N 况!而且" 如果流量中短包的比例增大时" 包率会急剧丢地增多!而本系统在 54 3 ) P 以下都能以接近于零的 3 9N 并且基本不受包长变化的影响! 丢包率工作"3! 结 ! 论本文提出了一种基于 "> T 操作系统的高速网络数 BF 据分流系统的设计! 该方案提出了一种软硬件结合的思将规则以软件和硬件 0 种形态设置到系统中去! 使得路" 软硬件协同完成网络数据分流的功能! 该方案同时具有软件的灵活性和硬件的快速性的优点!突破了传统网络数据分类系统的性能瓶颈" 实际测在试中" 以达到对 0 路千兆以太网数据并行处理的性能可图 7! 中断处理流程要求!参考文献,! 结果分析本系统已经成功地在一台 "> T 服务器上得以实现! BF 并使用 + 8JYJ 测试工具模拟真实网络环境" 系统进对 AK B N 行了测试!为了与软件解决方案进行对比" 时直接使用同性 "9 CP 进行了测试! 并对丢包率进行了对比" 能分析 BP8 如图 2 所示!# $ ?B V @? >B ) K YIB X IB %N? .8IC 5 !" K N =B8 > " 8B 8H " FM? BN " B>F8 ? : K>B U? I @ 8 H ?JAcJ > ? ?J 8=9NH 8= > S KEB B> > PB B8 ? ENEQ KR8= B B >J ?d8 8OB 8 P CJ > # $ ?N V C H@ =Q KR>IN PI 8 ? N D S# K? F8 =I N B B * KcB0R3 0 ?B?(8O 9Fc"75 5 1$ K " I S > J # $ = < )" 8F *" Bd > $:S>?PKJ @ A A K 0 !; I N YN !C = (CK ?8 > = ?O B A > @ A > BJ NK == =Q K >=ECN# $( 8 8 = =J >?F=R MI>J ?dBJK8= # S> I U?=H>N? ? (JK? >CN:S KC=B@ E- J >=C > =J # $ BKNE # K ?8 ? S )C??J ; > ? N HB= 6 !)C??J ?PKJ > B BKNE BH Q K K M HMIP =J d N # Y & $ <J &% ==? A > B V % " S JP % QQQSAC??J J BKNE S C A Hd S ? % H% # $ ? 8< > # K= " *=N> K % 9> ". = j ? < 7 !D >J8 ?9J IN8 H? FBB K@ K8R - KA > "> T HM = HB= ’K =B ? (# $ & 8J 8 S BF =B K K 6H H B> ) S i C M J %BO a * NC JN > "3 2S =I I N?B = (C0 3 8 图 2! 丢包率性能对比图%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% ! 上接第 1 页" _ 参考文献3! 结束语频率计采用单片机与频率测量技术相结合" 于多周利期同步测量法的实现和灵活的测量自动控制" 且大大提并则高了测量的精度!如果提高时基频率或延长测量时间" 还可以进一步提高测量的精确度! 另一方面" 分利用单充片机内部硬件资源和软件功能" 可以大大减少硬件电路将的复杂性" 电路结构更加简洁" 利于提高频率计的工使有作可靠性! 经设计与运行测试" 现在测量频率的范围只是 5 - # 3 c 同 0 )- " 果将前向通道改成更宽频带的通道" 时选用 c如时基频率更高的单片机类型" 容易扩展频率计的测量很范围!# $ 沈跃" 黄延军" 君 S基于精密二极管线性系统幅频特马 5! 性自动测量#$ 电子测量技术"3 7 7 &_S DS 0 3 ’ (2 # $ 牟方锐" 马杨云" 王章瑞 S 可编程定时计数器 V 0 70 在 0! W 2R 频率测量中的应用#$ 电子技术"3 6"3 7 &17 DS 0 3 6 ’ (7R0S # $ 陈晓荣" 蔡萍 S 基于单片机的频率测量的几种实用方法 6! #$ 工业仪表与自动化装置"3 6"5 &37 DS 0 3 ’ (7R0S # $ 张杰" 姚剑" 叶林" 李昌禧 S频率测量的新方法#$ 工业 7! DS 仪表与自动化装置" 3 6 5 &64 0 3 ’ (4R4S # $ 徐爱钧 S智能化测量控制仪表原理与设计 # $ 北京& 2! ) S 北京航空航天大学出版社"1 2S 51 # $ 刘军华 S现代检测技术与测试系统设计 # $ 西安& 西 4! ) S 安交通大学出版社"1 1S 51)53) 2基于单片机的高精度频率计设计作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：卢飞跃， Lu Feiyue 广州番禺职业技术学院,广州,511483 电子测量技术 ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY 2006，29(5) 7次参考文献(6条) 1.沈跃.黄延军.马君基于精密二极管线性系统幅频特性自动测量[期刊论文]-电子测量技术 2004(04) 2.牟方锐.马杨云.王章瑞可编程定时计数器D8254-2在频率测量中的应用[期刊论文]-电子技术 2003(04) 3.陈晓荣.蔡萍基于单片机的频率测量的几种实用方法[期刊论文]-工业仪表与自动化装置 2003(01) 4.张杰.姚剑.叶林.李昌禧频率测量的新方法[期刊论文]-工业仪表与自动化装置 2003(01) 5.徐爱钧智能化测量控制仪表原理与设计 1995 6.刘君华现代检测技术与测试系统设计 1999相似文献(10条) 1.期刊论文闵祥娜.Min Xiangna 基于TDC-GP1的高精度宽量程频率计设计 -中国科技信息2009,""(11)介绍了利用低成本单片机控制高精度时间测量芯片TDC-GP1实现宽量程高精度频率计设计的方法,简单分析了TDC-GP1的结构和性能特点,对频率计的硬件系统和软件系统进行了介绍,并分析了频率测量的精度.2.学位论文邹魏华低成本高精度相检宽带频率计的开发 2008本文主要论述了低成本高精度相检宽带频率计的研制目的和具体实现方案。

基于CPLD和单片机的频率计设计

该测频系统的设计采用AT89C51单片机和具有内部结构重组、现场可编程的CPLD芯片相结合起来，实现了对IHz~10MHz信号频率的高精度测量。系统的整体稳定性和精度较高，达到了测频对精准度的要求。
正文：
一、实验设计原理
1.1实验基本框架
图一
传统的测频原理是在一定的时间间隔T内测某个周期信号的重复变化次数N，其频率可表示为f=N/T，其原理框图如图2所示。这种测量方式的精度随被测信号频率的下降而降低。
{
Counter = 0;
TMOD = 0x11; //定时器工作方式
TH0 = T0_High_Init;
TL0 = T0_Low_Init; //设置定时器初值
TR0 = 1; //启动定时器
ET0 = 1; //允许定时器中断
EA = 1; //开中断
}
//延时
void delay()
{
int ti;
基于CPLD和单片机的频率计设计
引言：
随着电子技术和计算机技术的不断发展，以单片机为核心的测量控制系统层出不穷。在被测信号中，较多的是模拟和数字开关信号，而且还经常遇到以频率为参数的被测信号，例如流量、转速、晶体压力传感器以及经过参变量一频率转换后的信号等。本次试验采用测频法，通过方案优化，达到了较高的精度。
Dig_sel1 = 0;
Dig_sel0 = 0;
delay();
indata = P0;
Digit7 = indata & 0x0f;
Dig_sel0 = 1;
delay();
indata = P0;
Digit6 = indata & 0x0f;
Dig_sel1 = 1;

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个计数器设为 32 位，加上一个控制字节位，这样 CPLD 每次要将 9 个字节的数据传给 MCU。当输出使能为高时，MCU 发 CLK 信号给 CPLD，CPLD 对 CLK 进行计数，第一个 CLK 时输出第一位字节数据，第二个 CLK 时输出第二个字节数据，这样依次将 9 为数据都传输给 MCU。 2.4 MCU 对数据的处理
值得注意的是，CPLD 的速度要比单片机快得多，而单片机在改变数据选择向量时，不可能保证四位数据选择向量位同时改变，导致 CPLD 的“误读”，从而引起数据读取错误。解决方案是采用格雷码技术，即每次数据选择向量改变时只改变其中的一位，且保证在数据选择向量改变时数据位保持不变。
3 结束语
以上电路主要芯片中，CPLD 采用 Altera 的 EPM3064ATC44 芯片，内部电路用 VHDL 设计，单片机采用 AT89S51 芯片，C51 编程。在基准频率设为 100MHz 的情况下，经实际测试检验，性能稳定可靠，精度完全符合预期要求。
Fx /Nx =FS /NS
（1）
推得：
Fx = ( FS /NS )·Nx
（2）
相对误差公式为 δ=±（2/NS +△FS /FS )
（3）
从误差公式中可以看出，其测量频率精度和 NS 和标准频
率精确度有关，而与被测频率无关。显然，NS 决定于预置门时
间和标准频率信号得频率，其关系式如下：
NS =TPY×FS 如果采用频率为 60MHz 的晶体振荡器则有：
技大学出版社，2004.
（下转第 115 页）
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《装备制造技术》2009 年第 2 期
3 改进措施
（1）改变进、排气阀及阀片的材质。针对比较严重锈蚀的原因，我们查阅了相关书籍并进行了可行性分析后，将阀体材质改为 2Cr13；将阀片材质改为聚醚醚酮（PEEK）工程塑料。改进后装机使用半年，效果很好，再未发生由于锈蚀阀座、阀片而造成气阀密封不好而引起的排气温度高的故障。
中图分类号：TP 216
文献标识码：B
文章编号：1672- 545X（2009）02- 0075- 02
频率测量是电子测量领域里的一项重要内容，而高精度频率计的应用尤为广泛。目前，宽范围、高精度数字式频率计的设计方法，大都采用单片机加高速、专用计数器芯片来实现。但这种方法硬件连线复杂、可靠性差，且在实际应用中往往需要外加扩展芯片，这无疑会增大控制系统的体积，还会增加引入干扰的可能性。对一些体积小的控制系统，要求以尽可能小的器件体积，实现尽可能复杂的控制功能，直接应用单片机及其扩展芯片就难以达到所期望的效果。
Abs tact: It introduces how to design a multifunctional cymometer circuit which is controlled by a MCU, using CPLD to measure frequency and take counting. With design of equal precision, the cymometer avoids traditional cymometer's defect that precision will get worse as the frequency measured decline, because it uses CPLD to measure frequency, period, pulse width and duty ratio, and used MCU to do testing control and data processing of the whole circuit; and display output is done by CPLD. Key words : cymometer ; equal precision;MCU;CPLD
DQ
G 使能信号
CNT1
CTL CLK Q CLR
CNT2 CTL CLK Q CLR
图 3 等精度测量原理
如图 3，预置门控信号是一个宽度为 TPY 的脉冲，CNT1， CNT2 是两个可控计数器，标准频率信号从 CNT1 的时钟输入端 CLK 输入，其频率为 FS，经整形后的信号的上升沿通过 D 触发器 Q 端同时启动计数器 CNT1，CNT2。CNT1，CNT2 分别对整形后的被测信号和标准信号同时计数；预置门信号为低电平时，经整形后的被测信号的一个上升沿将使这两个计数器同时关闭。
《装备制造技术》2009 年第 2 期
基于单片机和 CP LD 的高精度频率计设计
欧阳乔
（无锡商业职业技术学院电子工程系，江苏无锡 214153）
摘要：介绍了利用 CPLD 进行测频计数，单片机实施控制实现多功能频率计的设计电路的方法。利用等精度的设计方法，克服了基于传统测频原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而降低的缺点，利用 CPLD 来实现频率、周期、脉宽和占空比的测量计数，利用单片机完成整个测量电路的测试控制、数据处理；显示输出部分也由 CPLD 来完成。关键词：频率计；等精度；单片机；CPLD
LW- 40 / 8 Air Compre s s or Exha us t Te mpe ra ture High- le ve l Fa ult Ana lys is a nd Tre a tme nt Me a s ure s
ZHANG Jian ，WANG Li (Lanzhou Petrochemical Company，the Fifth Maintenance Branch of Vinda Company, Lanzhou 730060,China)
4 结束语
图 3 原厂排气阀使用后的情况
通过尝试及改进，探索应用新材料、新工艺、新技术，不断寻求延长设备运行周期的新方法，为装置长周期运行及降本增效提供保障。
图 4 更改气阀材质使用后的情况
参考文献： [1] 萧开梓.化工机器安装与检修[M]. 北京：中国石化出版社，1992. [2] 王运炎.机械工程材料[M]. 北京：机械工业出版社，1991. [3] 郁永章.容积式压缩机技术手册[M]. 北京：机械工业出版社，2005.
Fx 放大
整形
FS
CPLD
R_EN R_CLK
DATA_TEMP R_END CL
单片机
数码管
段码位码
DISP_ADD DISP_DATA
按键电路
图 4 电路硬件电路框图
电路硬件总体结构如图 4，频率量的测量由 CPLD 完成，同时考虑到 CPLD 资源足够，将译码显示扫描电路也放在 CPLD 中，它与测频电路为互相独立的两部分。整个频率测量中的数据运算及控制处理两大功能由单片机完成。 2.2 测频基本电路
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第 76 页）
De s ign of a High P re cis ion Fre que ncy Me te r Ba s e d on MCU a nd CP LD
OUYANG Qiao (Electronic Engineering Department of Wuxi Institute of Commerce，Wuxi Jiangsu 214153，China)
本文设计的高精度频率计，除了对被测信号的整形部分、键输入部分必须用单片机实现以外，测频核心电路以及数码显示部分都交由 CPLD 来完成。该数字频率计电路简洁，软件潜力得到充分挖掘，低频段测量精度高，有效防止了干扰的侵入。
1 测频原理及误差分析
1.1 传统测频方案频率测量法和周期测量法的基本工作原理见图 1、图 2。
随着 EDA 技术的发展，现已可将 MCU 内核做到可编程逻辑器件内部，进一步提高测频精度和缩短测频时间。
参考文献： [1] 潘松，黄继业. EDA 技术实用教程（第三版）[M]. 北京：科学出版
社，2006. [2] 谭会生, 张昌凡. EDA 技术及应用（第二版）[M]. 西安: 西安电子科
单片机接收到数据后，根据式(2)Fx = ( FS /NS )·Nx 算出被测频率值，再根据 T=1/f 算出其周期值，再根据控制键要显示周期还是频率，然后计算小数点位置，并将相应数据传输给 CPLD，由 CPLD 完成 LED 的动态显示。 2.5 MCU 和 CP LD 的通讯
若要求用 LED 显示，则 MCU 必须将计算所得数据传输给 CPLD。由于 LED 为 8 位，则需传输 8+1=9 位 BCD 码（其中一个表示小数点位置）。每次数据传输时，CPLD 根据数据选择向量（四位）的值，将数据传送到相应的 LED 数据寄存器中。如数据选择向量为 0000 时，表示现在的数据是第一位 LED 的 BCD 码，CPLD 就将此数据存入第一位 LED 的数据寄存器中，0001 时则将数据存入第二位 LED 的数据寄存器中等等。
量法在一定信号频率范围内，通过调节分频系数 M，可以较好
的解决测量精度与实时性的矛盾。但是对于高频信号，周期法
就需要很大的分频系数 M，增加了硬件及软件的复杂性，不宜
采用。
1.2 等精度测频方案
采用高精度恒误差测频法，此种方法的测量精度与被测
频率无关。其工作原理如下：
预置门控信号
标准频率信号
被测信号
（2）在通入活塞缸体的冷却水总进口处，增加二个过滤器（日常为一开一备），并每月进行一次清理，减少进入空压机冷却水夹套的泥沙，提高空压机冷却水的换热效果，同时也大大减少了拆卸空压机冷却水夹套的次数。
（3）要求操作人员在开车前，要对空压机进气过滤网进行清理并烘干，减少进入空压机中的水分含量；空压机在停机后，要及时排放汽缸内的冷凝液，然后用氮气进行全面的置换后进行保护，并且在每周内进行一次手动盘车。