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数字频率计的硬件编程实现毕业论文
目 录
1.绪论..............................................1
2.硬件电路设计............................ ...2
§2.1 系统组成..................................2
§2.2 键盘接口电路............................2
§2.3 显示电路3
§2.4 电源模块4
§2.5 测频模块的工作原理及设计5
2.5.1 CPLD的结构与功能介绍 5
CPLD 引脚分布6
2.5.3 测量原理7
2.5.4 CPLD模块逻辑设计8
2.5.5 功能模块电路的设计9
§2.6 单片机主控模块11
2.6.1 AT89C51单片机性能 11
2.6.2 单片机控制电路 .14
§2.7 其它电路16
3.软件设计 .. 17
§3.1 MAX+PlusII 概述 17
§3.2 MAX+PlusII 使用VHDL实现系统功能的全过程18
3.2.1 电子系统的设计方法 18
3.2.2 “自顶向下”与“自底向上”的设计方法19
3.2.3 VHDL 语言简介20
3.2.4 本系统的顶层模块 21
§3. 3 CPLD 模块仿真 23 §3. 4 下载验证 26§3.5 单片机的汇编语言编程26
3.5.1 单片机主程序 .26
3.5.2 键盘扫描子程序31
3.5.3 时间值输入子程序 .31
3.5.4 计算及数值转换子程序 ..32
§3.6 测频精度分析及实验测试32
小 结 35
致 谢.......................................... .36
参 考 文 献............................................. ..37
附 录 38
译 文 42
绪 论
随着电子技术与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。对于以频率为参数的被测信号,通常多采用的是测频法或测周法。当被测频率较高时,采用测频法可以得到较高的测频精度:当被测频率较低时,采用测周法可以得到较高的测频精度。但当被测频率变化范围较大时,这两种方法均不能保证整个频率范围的测量精度。
该测频系统的设计扬弃了传统的自下而上的数字电路设计方法,采用先进的EDA技术及自上而下的设计,把资源丰富、控制灵活及良好人机对话功能的AT89C51单片机和具有内部结构重组、现场可编程的CPLD芯片完美的相结合起来,实现了对0. 1Hz至50MHz信号频率的等精度测量。由于CPLD具有连续连接结构,易于预测延时,使电路仿真会更加准确,且编程方便,速度快,集成度高,价格低,从而使系统研制周期大大缩短,产品的性能价格比提高。CPLD芯片采用流行的VHDL语言编程,并在MAX+plus II设计平台上实现了全部编程设计,单片机采用底层汇编语言编程,可以精确地控制测频计数闸门的开启和关闭,从而进一步提高了测量精度。该数字频率计的设计及实现具有良好的应用价值和推广前景。
下面对系统的软硬件设计进行详细论述。
硬件电路设计
§2.1 系统组成
系统组成框图如图2-1所示,其核心部分为单片机和可编程芯片CPLD。所有信号包括基准频率信号、被测信号以及自校输入信号均可在AT89C51单片机的控制下送入CPLD芯片中,单片机将每次测试结果读入内存RAM中,经运算处理后,以十进制的形式送到8位数码管显示电路显示。键盘控制命令通过一片74LS165并入串出移位寄存器读入单片机,实现测频、测脉宽及测占空比等功能。
图2-1 系统框图
Fig.2-1 Diagram of System
§2.2 键盘接口电路
键盘接口电路如图1-2所示。键盘控制命令由并入串出移位寄存器74LS165读入。当某一键盘按下时,该线为低电平,在单片机主程序中置P3. 2为‘0,将键值置入,然后再将P3. 2与P3. 5口置‘1’,将键盘值读
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