CN205594070U

CN205594070U - 一种基于fpga和单片机的多功能等精度频率计

Info

Publication number: CN205594070U
Application number: CN201620441993.0U
Authority: CN
Inventors: 周跃
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-05-14
Filing date: 2016-05-14
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2026-05-14

Abstract

本实用新型主要涉及一种频率计，更具体地，涉及一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计。基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计包括控制模块、被测信号、放大整形电路、频率测量模块、周期测量模块、脉宽测量模块、标准频率信号发生模块、占空比测量模块、显示模块、按键模块、电源模块，被测信号的输出端连接着放大整形电路的输入端，放大整形电路的输出端连接着频率测量模块、周期测量模块的输入端，频率测量模块、周期测量模块、脉宽测量模块、占空比测量模块连接着控制模块，被测信号、标准频率信号发生模块的输出端连接着脉宽测量模块的输入端，标准频率信号发生模块的输出端连接着周期测量模块、频率测量模块、控制模块的输入端。

Description

一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计

技术领域

本实用新型主要涉及一种频率计，更具体地说，涉及一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计。

背景技术

测量频率是电子测量技术中最常见的测量之一。不少物理量的测量,如时间、速度等都涉及到或本身可转化为频率的测量。目前,市场上有各种多功能、高精度、高频率的数字频率计,但价格不菲。而在实际工程中,并不是对所有信号的频率测量都要求达到非常高的精度。如何让频率计实现等精度的测量是十分具有价值意义的研究方向。

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计，等精度频率计不但有较高的测量精度，而且在整个测频区域内保持恒定的测试精度。由于采用了屏蔽驱动电路及数字均值滤波等技术措施，因而能在较宽定的频率范围和幅度范围内对频率，周期，脉宽，占空比等参数进行测量，并可通过调整闸门时间预置测量精度。

为解决上述技术问题，本实用新型一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计包括控制模块、被测信号、放大整形电路、频率测量模块、周期测量模块、脉宽测量模块、标准频率信号发生模块、占空比测量模块、显示模块、按键模块、电源模块，等精度频率计不但有较高的测量精度，而且在整个测频区域内保持恒定的测试精度。由于采用了屏蔽驱动电路及数字均值滤波等技术措施，因而能在较宽定的频率范围和幅度范围内对频率，周期，脉宽，占空比等参数进行测量，并可通过调整闸门时间预置测量精度。

其中，所述被测信号的输出端连接着放大整形电路的输入端；所述放大整形电路的输出端连接着频率测量模块的输入端；所述放大整形电路的输出端连接着周期测量模块的输入端；所述频率测量模块连接着控制模块；所述周期测量模块连接着控制模块；所述被测信号的输出端连接着脉宽测量模块的输入端；所述脉宽测量模块连接着控制模块；所述标准频率信号发生模块的输出端连接着脉宽测量模块的输入端；所述标准频率信号发生模块的输出端连接着周期测量模块的输入端；所述标准频率信号发生模块的输出端连接着频率测量模块的输入端；所述标准频率信号发生模块的输出端连接着控制模块的输入端；所述占空比测量模块连接着控制模块；所述显示模块的输入端连接着控制模块的输出端；所述按键模块的输出端连接着控制模块的输入端；所述电源模块用于给系统供电。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计所述控制模块包括CPLD/FPGA芯片和AT89C51单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计所述频率测量模块采用等精度测频电路。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计所述周期测量模块采用等精度周期测量电路。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计所述显示模块采用LED数码管显示。

控制效果：本实用新型一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计，等精度频率计不但有较高的测量精度，而且在整个测频区域内保持恒定的测试精度。由于采用了屏蔽驱动电路及数字均值滤波等技术措施，因而能在较宽定的频率范围和幅度范围内对频率，周期，脉宽，占空比等参数进行测量，并可通过调整闸门时间预置测量精度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计的硬件结构图。

图2为本实用新型一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计的显示电路原理图。

图3为本实用新型一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计的测频与测周期控制部分电路原理图。

图4为本实用新型一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计的等精度测频原理框图。

图5为本实用新型一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计的脉宽测量模块原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5说明本实施方式，本实施方式所述一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计包括控制模块、被测信号、放大整形电路、频率测量模块、周期测量模块、脉宽测量模块、标准频率信号发生模块、占空比测量模块、显示模块、按键模块、电源模块，等精度频率计不但有较高的测量精度，而且在整个测频区域内保持恒定的测试精度。由于采用了屏蔽驱动电路及数字均值滤波等技术措施，因而能在较宽定的频率范围和幅度范围内对频率，周期，脉宽，占空比等参数进行测量，并可通过调整闸门时间预置测量精度。

其中，所述被测信号的输出端连接着放大整形电路的输入端，被测信号传送给放大整形电路。

所述放大整形电路的输出端连接着频率测量模块的输入端，放大整形电路用于对被测信号进行放大整形处理，并将放大整形后的信号传送给频率测量模块。

所述放大整形电路的输出端连接着周期测量模块的输入端，放大整形电路用于对被测信号进行放大整形处理，并将放大整形后的信号传送给周期测量模块。

所述频率测量模块连接着控制模块，测量模块用于测量出被测信号的频率信息，并将频率信息传送给控制模块。

所述周期测量模块连接着控制模块，周期测量模块用于测量被测信号的周期信息，并将周期信号传送给控制模块。

所述被测信号的输出端连接着脉宽测量模块的输入端，被测信号传送给脉宽测量模块。

所述脉宽测量模块连接着控制模块，脉宽测量模块用于测量被测信号的脉宽信息，并将脉宽信息传送给控制模块。

所述标准频率信号发生模块的输出端连接着脉宽测量模块的输入端，标准频率信号发生模块用于产生标准频率，并将标准频率传送给脉宽测量模块。

所述标准频率信号发生模块的输出端连接着周期测量模块的输入端，标准频率信号发生模块用于产生标准频率，并将标准频率传送给周期测量模块。

所述标准频率信号发生模块的输出端连接着频率测量模块的输入端，标准频率信号发生模块用于产生标准频率，并将标准频率传送给频率测量模块。

所述标准频率信号发生模块的输出端连接着控制模块的输入端，标准频率信号发生模块用于产生标准频率，并将标准频率传送给控制模块。

所述占空比测量模块连接着控制模块，占空比测量模块将所测得占空比信息传送给控制模块。

所述显示模块的输入端连接着控制模块的输出端，控制模块用于对所测数据进行分析与处理，并将处理后的数据传送给显示模块。

所述按键模块的输出端连接着控制模块的输入端，按键模块用于控制查看数据类型的切换，并将控制信号传送给控制模块。

所述电源模块用于给系统供电，电源模块用于保证整个系统的正常工作。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5说明本实施方式，所述控制模块包括CPLD/FPGA芯片和AT89C51单片机。等精度数字频率计涉及到的计算包括加，减，乘，除，耗用的资源比较大，用一般中小规模CPLD/FPGA芯片难以实现。因此，我们采用CPLD/FPGA芯片和AT89C51单片机结合来实现。其中AT89C51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，CPLD/FPGA完成各种测试功能。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5说明本实施方式，所述频率测量模块采用等精度测频电路，所述等精度测频电路具有三个特点：1、相对测量误差与被测频率的高低无关；2、增大预置门时间或被测信号频率可以增大标准信号的计数值，减少测量误差，提高测量精度；3、测量精度与预置门宽度和标准频率有关，与被测信号的频率无关，在预置门和常规测频闸门时间相同而被测信号频率不同的情况下，等精度测量电路的测量精度不变。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5说明本实施方式，周期测量模块采用等精度周期测量电路，所述等精度周期测量电路计算公式为Tx＝Ts*Ns/Nx，其中Ts为被测信号周期，Tx为标准周期信号，Nx为在一次预置门时间内对被测信号的计数值，Ns为对标准信号的计数值。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5说明本实施方式，所述标准频率信号发生模块采用高频率稳定度和高精度的晶振，所述高频率稳定度和高精度的晶镇作为标准频率发生器。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5说明本实施方式，所述显示模块采用LED数码管显示，数据显示电路采用静态显示的方式，显示电路由8个共阳极七段数码管和8片1位串入8位并出的74LS164芯片组成。

本实用新型一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计的工作原理为：本实用新型一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计采用微处理器技术，以CPLD/FPGA芯片和AT89C51单片机为核心，采用数码管显示数据信息，并可以通过按键切换查看数据类型信息。被测信号经过放大整形电路的处理，然后经频率测量模块、周期测量模块、脉宽测量模块传输至CPLD/FPGA芯片，标准频率信号发生模块用于产生标准的频率信号，作为比较信号，并传送给控制模块及各信息测量模块，CPLD/FPGA芯片完成频率、周期、脉宽、占空比各种测试功能测量计算，AT89C51单片机用于完成整个测量电路的测试控制，数据处理和显示输出，通过按键可以切换数据类型，按键设置为频率键、周期键、脉宽键、占空比键、和复位键五个功能键。键盘信号由AT89C51单片机进行处理，它从CPLD/FPGA芯片读回计数数据并进行运算，向显示电路输出测量结果。等精度频率计不但有较高的测量精度，而且在整个测频区域内保持恒定的测试精度。由于采用了屏蔽驱动电路及数字均值滤波等技术措施，因而能在较宽定的频率范围和幅度范围内对频率，周期，脉宽，占空比等参数进行测量，并可通过调整闸门时间预置测量精度。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计，其特征在于，所述基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计包括控制模块、被测信号、放大整形电路、频率测量模块、周期测量模块、脉宽测量模块、标准频率信号发生模块、占空比测量模块、显示模块、按键模块、电源模块，所述被测信号的输出端连接着放大整形电路的输入端；所述放大整形电路的输出端连接着频率测量模块的输入端；所述放大整形电路的输出端连接着周期测量模块的输入端；所述频率测量模块连接着控制模块；所述周期测量模块连接着控制模块；所述被测信号的输出端连接着脉宽测量模块的输入端；所述脉宽测量模块连接着控制模块；所述标准频率信号发生模块的输出端连接着脉宽测量模块的输入端；所述标准频率信号发生模块的输出端连接着周期测量模块的输入端；所述标准频率信号发生模块的输出端连接着频率测量模块的输入端；所述标准频率信号发生模块的输出端连接着控制模块的输入端；所述占空比测量模块连接着控制模块；所述显示模块的输入端连接着控制模块的输出端；所述按键模块的输出端连接着控制模块的输入端；所述电源模块用于给系统供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计，其特征在于：所述控制模块包括CPLD/FPGA芯片和AT89C51单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计，其特征在于：所述频率测量模块采用等精度测频电路。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计，其特征在于：所述周期测量模块采用等精度周期测量电路。

5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计，其特征在于：所述显示模块采用LED数码管显示。