电子设计自动化(EDA)多功能频率计的设计

摘　要：介绍了基于电子设计自动化（EDA）多功能频率计的工作原理。系统原理以及软硬件设计
用AT89C51单片机作为控制芯片。用FPGA模块作为测频部分。测试结果表明EDA技术
在等精度频率计中有测频范围宽，集成度高，体积小等优点。具有一定的应用前景。

关键词：EDA技术，等精度，频率计，单片机，FPGA

引言
测频一直以来都是电子和通讯系统工作的重要手段之一。高精度的测频仪和频率发生器有着广阔的市场前景。以往的测频仪大都在低频段利用测周的方法、高频段用测频的方法，其精度往往会随着被测频率的下降而下降。该多功能频率计的设计是针对已有测频技术的特点及存在问题，推出基本原理和方法，设计检测精度高、便于实施且设备构成又比较经济的一种检测仪器。如果设计成功的话，可很好地解决各种非标准频率源的比对问题、转测问题等，即可作为高精度频率计，还可以取代各种用途单一的相位测试仪器、校频仪器等。
频率计是电子计数器的一种，在电子技术领域内，频率与电压一样，也是一个基本参数。目前，随着电子技术、微电子技术、数字技术、计算机科学的发展，电子计数器已经大量采用大规模、超大规模集成电路，尤其是与微处理器相结合，实现了程控化和智能化，频率计不断得到发展和完善。尤其是近代以来，随着电子工业的飞速发展，EDA技术的问世，新型的频率计具有测量精度高、速度快、自动化程度高、直接数字显示、操作简便等特点。在此基础上附加参数转换电路，可以完成多参数、多功能测量，应用前景非常广阔。

等精度频率计系统原理图主要有7个部分组成：
（1）信号整形电路。用于对待测信号进行限幅、放大和整形，作为可编程芯片FPGA的输入信号。
（2） 测频电路。是测频的核心电路模块，由FPGA器件担任，能够完成各种测试功能，对标准频率和被测信号进行计数。
（3）100MHz的标准频率信号源接入FPGA。
（4）单片机电路模块。用于控制FPGA的测频操作和读数测频数据，并作出数据处理。安排单片机的P0、 P1口读取测试数据， P2口向FPGA发送控制命令。
（5）键盘模块。用于执行测试控制。
（6）数码显示模块。可以用多个数码管显示测试结果，可以表示更高的精度。
（7）电源部分用220V交流电经变压、滤波、稳压后得到5V电压供整个系统使用。

序如下：
       LED  EQU  P0
       ORG 0000H
       ajmp start
       org  0030h
start: mov sp,#60h;
       mov LED,#0A4H    ;将数字2的编码送LED口
       SETB P2.0        ;打开第一位数码管的显示电源
       ACALL D1MS       ;调用延时1MS子程序
       CLR P2.0         ;显示1MS后关第一位数码管显示
       MOV LED,#0B0H    ;数字3的编码
       SETB P2.1        ;打开第二位数码管的显示电源
       ACALL D1MS       ;调用延时1MS子程序
       CLR  P2.1        ;显示1MS后关第二位数码管显示
     
       MOV LED,#99H     ;数字4的编码
       SETB P2.2        ;打开第三位数码管的显示电源
       ACALL D1MS       ;调用延时1MS子程序
       CLR P2.2         ;显示1MS后关第三位数码管显示
.....







毕业设计说明书目录
1 引言-------------------------------------------------------------------17
2 方案论证---------------------------------------------------------------17
2.1方案一------------------------------------------------------------17
2.2方案二------------------------------------------------------------17
3 各电路设计 ------------------------------------------------------------18
3.1等精度频率计的系统原理--------------------------------------------18
3.2各电路设计--------------------------------------------------------18
3.2.1信号整形电路 ---------------------------------------------------19
3.2.2测频电路--------------------------------------------------------19
3.2.3脉冲与占空比的设计----------------------------------------------21
3.2.4测相位模块 -----------------------------------------------------22
3.2.5鉴相原理 -------------------------------------------------------22
3.2.6电源模块 -------------------------------------------------------23
3.2.7显示及键控制模块 -----------------------------------------------23
4. 软件设计--------------------------------------------------------------24
4.1程序流程 ---------------------------------------------------------25
4.1.1系统主程序流程图 -----------------------------------------------26
4.1.2各子程序流程图 -------------------------------------------------27
4．2程序 ------------------------------------------------------------27
4.2.1主程序 ---------------------------------------------------------27
4.2.2各子程序 -------------------------------------------------------36
5．软硬件系统的调试------------------------------------------------------38
6． 结束语---------------------------------------------------------------39
7．参考文献--------------------------------------------------------------44

参考文献
[1] 叶淦华，FPGA 嵌入式应用系统开发典型实例[M]，北京，中国电力出版社, 2005。
[2] 杨刚, 龙海燕，现代电子技术- VHDL 与数字系统设计[M]，北京，电子工业出版社，2004。
[3] 何伯亨，数字系统设计基础[M]，西安， 西安电子科技大学出版社, 2000。
[4] 林建英， 宋野， 高精度数字频率计的FPGA 设计实现[J]电测与仪表, 2001。
[5] 武卫华， 陈德宏，于EDA 技术的数字频率计芯片化的实现[J].电测与仪表，2004。
[6] 谭会生，瞿遂春，EDA 技术综合应用实例与分析[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2004。
[7] 徐志军，徐光辉，CPLD/FPGA的开发与应用[M]．北京：电子工业出版社，2002。
[8] Altera Corporation Altera Digital Library[M]， Altera，2002。
[9] 王金明，杨吉斌，数字系统设计与Verilog HDL[M]，北京，电子工业出版社，2002。
[10] Xilinx Inc，Data Book 2001，Xilinx[M]，2001。