一种基于单片机和fpga的多功能计数器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种计数器，尤其涉及一种基于单片机和FPGA的多功能计数器， 属于测量控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着电子技术的飞速发展，对电信号的测量精度要求越来越高，大部分计数器均 采用普通门电路或可编程逻辑器件PLD作为信号处理系统的控制核心，其存在结构复杂、 稳定性差、量程小、精度不高等弊端；虽然使用逻辑分析仪可以很好地测量这些参数，但其 价格昂贵。
[0003]目前常见的计数器主要采用闸门计数法或者测周期法，其中闸门计数法是在闸门 时间内，利用计数器记录待测信号通过整形后的脉冲数，对低频信号的测量精度很低，较适 合于高频信号的测量；而测周期法以待测信号为门限，用计数器记录在此门限内的高频标 准时钟脉冲数，适用于低频信号的测量，高频信号测量精度较低；即无论是闸门计数法还是 测周期法，其测量精度都会随着待测信号频率的高低起伏很大。因而研究宽频段、高精度、 多功能的计数器成为亟待解决的关键问题。
【发明内容】
[0004] 针对现有方法的局限性，本实用新型提供一种基于单片机和FPGA的多功能计数 器，具有成本低、测量精度高、测量范围宽、功能齐备、控制灵活、结构简单的优点。
[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于单片机和FPGA的多 功能计数器，其由AT89S52单片机、EP2C50-FPGA、键盘、IXD及计数器前级电路组成，其特征 在于：所述单片机、键盘、LCD、外围设备通过I/O与FPGA相连；所述计数器前级电路包括幅 度测量电路、频率测量电路和相位测量电路。
[0006]上述单片机采用总线控制模式实现对键盘、IXD及外围设备的控制访问。
[0007] 上述FPGA内部功能电路是多功能计数器测量的核心电路，包括A/D采样控制、高 频计数器、低频计数器及相位测量，实现对信号幅度、频率及相位的测量。
[0008]上述幅度测量电路由峰值检波和A/D转换器组成，根据采样计算得到待测信号的 幅度。
[0009]上述频率测量电路由射极跟随器、THS7001程控放大器、AD811放大电路、比较器 MAX913和LM311组成，采用等精度测频法测量得到待测信号的频率，并根据频率计算得到 其周期。
[0010] 上述相位测量电路由0PA2132放大器和TLC372双路比较器组成，通过计数法测量 得到待测信号的相位差。
[0011] 本实用新型采用上述技术方案，能产生如下有益效果：一种基于单片机和FPGA 的多功能计数器，采用等精度测量法可实现对有效值为〇. 010V~5. 656V，频率为10Hz~ 40MHz的信号的频率和周期的测量，基于计数法可实现对有效值为17. 675mV~7. 07V，频率 范围为10Hz~lOOKHz的信号的相位差的测量；本实用新型基于单片机和FPGA，具有成本 低、测量精度高、测量范围宽、功能齐备、控制灵活、结构简单的优点，可广泛推广使用。
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型的系统设计与实现框图。
[0013] 图2是本实用新型中等精度测频法的测量原理时序图。
[0014] 图3是本实用新型中计数法测量相位差的原理时序图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。
[0016] 参照图1，本实用新型设计了一种基于单片机和FPGA的多功能计数器，其由 AT89S52单片机、EP2C50-FPGA、键盘、IXD及计数器前级电路组成；所述单片机、键盘、IXD、 外围设备通过I/O与FPGA相连；所述计数器前级电路包括幅度测量电路、频率测量电路和 相位测量电路。
[0017] 单片机采用总线控制模式实现对键盘、LCD及外围设备的控制访问。
[0018]FPGA内部功能电路是多功能计数器测量的核心电路，包括A/D采样控制、高频计 数器、低频计数器及相位测量，实现对信号幅度、频率及相位的测量。
[0019] 幅度测量电路由峰值检波和A/D转换器组成，根据采样计算得到待测信号的幅 度。
[0020] 频率测量电路由射极跟随器、THS7001程控放大器、AD811放大电路、比较器 MAX913和LM311组成，采用等精度测频法测量得到待测信号的频率，并根据频率计算得到 其周期。
[0021] 相位测量电路由0PA2132放大器和TLC372双路比较器组成，通过计数法测量得到 待测信号的相位差。
[0022] 图2给出了等精度测频法的测量原理时序图，其精确门限由被测信号和预置门控 制共同控制，测量精度与被测信号的频率无关，只与基准信号的频率和稳定度有关，因此可 以保证在整个测量频段内测量精度不变；同时使用两个计数器A和B对待测信号频率Fx和 频标信号频率Fm在设定的精确门内进行计数，精确门与预置门的门限时间相同，Fx的上升 沿触发精确门。用两个计数器分别在精确门内对Fx和Fm计数得数值分别为M和N，则待测 信号的频率为
[0023] 图3给出了计数法测量相位差的原理时序图，测量一个异或脉冲周期内与高电平 时间内的基准源脉冲数分别为N1和N2,则信号的相位差为
【主权项】
1. 一种基于单片机和FPGA的多功能计数器，其由AT89S52单片机、EP2C50-FPGA、键盘、IXD及计数器前级电路组成，其特征在于：所述单片机、键盘、IXD、外围设备通过I/O与FPGA 相连；所述计数器前级电路包括幅度测量电路、频率测量电路和相位测量电路。
【专利摘要】一种基于单片机和FPGA的多功能计数器，其由AT89S52单片机、EP2C50-FPGA、键盘、LCD及计数器前级电路组成，所述单片机、键盘、LCD、外围设备通过I/O与FPGA相连；所述计数器前级电路包括幅度测量电路、频率测量电路和相位测量电路。本实用新型基于单片机和FPGA，具有成本低、测量精度高、测量范围宽、功能齐备、控制灵活、结构简单的优点，可广泛推广使用。
【IPC分类】G01R23/02, G01R29/00, G01R25/00
【公开号】CN204740295
【申请号】CN201520268588
【发明人】周林
【申请人】周林
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年4月29日