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基于STM32和CPLD可编程逻辑的等精度测频原理和系统硬件设计
在电子工程、资源勘探、仪器仪表等相关应用中，频率测量是电子测量技术中最基本最常
见的测量之一，频率计也是工程技术人员必不可少的测量工具。但是，传统的频率测量方
法在实际应用中有较大的局限性，基于传统测频原理的频率计的测量精度将随被测信号频
率的变化而变化，传统的直接测频法其测量精度将随被测信号频率的降低而降低，测周法
的测量精度将随被测信号频率的升高而降低。本文中提出一种基于ARM与CPLD宽频带
的数字频率计的设计，以微控器STM32作为核心控制芯片，利用CPLD可编程逻辑器件，
实现闸门测量技术的等精度测频。
本设计的技术指标：测频范围：1Hz～200MHz，分辨率为0.1Hz，测频相对误差百万分之
一。
周期测量：信号测量范围与精度要求与测频功能相同。
占空比测量：准确度99%。
计数范围：0～1000000000，可手动暂停、复位。
功耗大小：5V250mA=1.25W。
等精度测频原理常用的直接测频方法主要有测频法和测周期法两种。测频法就是在确定的
闸门时间Tw内，记录被测信号的变化周期数（或脉冲个数）Nx，则被测信号的频率为：
fx=Nx/Tw。测周期法需要有标准信号的频率fs，在待测信号的一个周期Tx内，记录标准
频率的周期数Ns，则被测信号的频率为：fx=fs/Ns。这两种方法的计数值会产生1个字误
差，并且测试精度与计数器中记录的数值Nx或Ns有关。为了保证测试精度，一般对于
低频信号采用测周期法，对于高频信号采用测频法。但由于测试时很不方便，又提出了等
精度测频方法。等精度测频方法是在直接测频方法的基础上发展起来的，它的闸门时间不
是固定值，而是被测信号周期的整数倍，即与被测信号同步。等精度测频系统的控制时
序图如图1所示。
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