CN221227523U - 一种简易多功能计数器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种简易多功能计数器，包括：信号调理模块、CPLD模块、单片机模块、按键模块、语音播放模块、温度测量模块、时钟模块、数字显示模块、电源输出模块；所述信号调理模块的出口与CPLD模块的入口连接；所属CPLD模块的出口与单片机模块连接；所述信号调理模块对输入信号进行整形，整形后的信号送入CPLD模块进行频率和周期的测量，测量后将测量结果送入单片机模块；所述按键模块、语音播放模块、温度测量模块、时钟模块、数字显示模块、电源输出模块分别与单片机模块连接。利用单片机和CPLD设计计数器，能够提高计数器的测量效率，保证测量精度，保证了频率和周期测量结果的稳定性和准确性，能实现语音报数，还可对温度测量以及时间采集。
Description
技术领域
本实用新型属于测量仪器相关技术领域，尤其涉及一种简易多功能计数器。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。目前的计数器，有采用单片机和逻辑门电路配合的方式，由于单片机工作频率低，利用其内部的计数器不能直接测量高频信号，所以必须外扩大量的逻辑门电路。电路制作麻烦，结构复杂，不能在保证测量效率的同时确保测量精度，且目前的计数器功能较为单一。
实用新型内容
为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种简易多功能计数器，利用单片机和CPLD设计计数器，能够提高计数器的测量效率，保证测量精度，保证了频率和周期测量结果的稳定性和准确性，能实现语音报数，还可对温度测量以及时间采集，适用性强。
为实现上述目的，本实用新型的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
一种简易多功能计数器，包括：信号调理模块、CPLD模块、单片机模块、按键模块、语音播放模块、温度测量模块、时钟模块、数字显示模块、电源输出模块；
所述信号调理模块的出口与CPLD模块的入口连接；所属CPLD模块的出口与单片机模块连接；所述信号调理模块对输入信号进行整形，整形后的信号送入CPLD模块进行频率和周期的测量，测量后将测量结果送入单片机模块；所述按键模块、语音播放模块、温度测量模块、时钟模块、数字显示模块、电源输出模块分别与单片机模块连接。
进一步的，所述电源输出模块包括变压器、整流桥、稳压集成块；所述变压器的输出端与整流桥的输入端连接，所述整流桥的输出端与集成块的输入端连接，所述集成块的输出端与单片机模块连接。
进一步的，所述稳压集成块包括7805稳压集成块和7812稳压集成块。
进一步的，所述信号调理模块采用AD8611高速比较器，用于对输入信号进行整形，在低频或高频输出方波。
进一步的，所述单片机模块采用ATmega64单片机，CPLD模块将测量的周期和频率送入单片机模块进行显示和保存。
进一步的，所述按键模块采用六个独立的按键，用于实现温度和时间切换、数据保存、数据回显、退出回显、频率和周期切换、语音播放。
进一步的，所述数字显示模块包括数码管和LED发光管，所述数码管用于显示周期和频率的测量值、时间以及温度，所述LED发光管用于指示测量单位。
进一步的，所述温度测量模块包括温度传感器，所述温度传感器的输出端与单片机模块连接，用于测量温度。
进一步的，所述时钟模块包括时钟芯片，所述时钟芯片用于进行的时间测量和显示。
进一步的，所述单片机模块将CPLD模块测量的频率和周期进行转换输出至语音播放模块，所述语音播放模块用于对测量结果进行实时播报。
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
本实用新型利用单片机和CPLD设计计数器，能够提高计数器的测量效率，保证测量精度，可在保证测量效率的同时确保测量精度，保证了频率和周期测量结果的稳定性和准确性，结构简单，功耗低，运算速度快。还可语音报数、测量温度、采集时间，能保存数据和显示历史数据，使用方便，适用性强。
本实用新型附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为本实用新型的简易多功能计数器系统框图；
图2为本实用新型的频率和周期测量的波形图；
图3为本实用新型的电源原理图；
图4为本实用新型的方波整形原理图；
图5为本实用新型的频率和周期测量的方法框图；
图6为本实用新型的频率和周期测量的硬件连接图；
图7为本实用新型的语音模块连接图；
图8为本实用新型的温度模块和时钟模块连接图；
图9为本实用新型的按键和显示模块连接图；
图10为本实用新型的主程序流程图；
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。
在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本实施例公开了一种简易多功能计数器，包括：信号调理模块、CPLD模块、单片机模块、按键模块、语音播放模块、温度测量模块、时钟模块、数字显示模块、电源输出模块；
如图1所示，所述信号调理模块的出口与CPLD模块的入口连接；所属CPLD模块的出口与单片机模块连接；所述信号调理模块对输入信号进行整形，整形后的信号送入CPLD模块进行频率和周期的测量，测量后将测量结果送入单片机模块；所述按键模块、语音播放模块、温度测量模块、时钟模块、数字显示模块、电源输出模块分别与单片机模块连接。
如图2所示，待测脉冲时间间隔Tx为：
Tx＝(N-M)·T0+T1-T2 (1)
其中，f0为量化时钟频率，T0＝1/f0为量化时钟频率对应的周期，M,N为在待测脉冲上升沿计数器输出计数脉冲个数，T1，T2为待测脉冲上升沿与下一个量化时钟脉冲上升沿之间的时间间隔。使用方波整形产生计数信号，为后续的VHDL计数、测频工作做准备的。
所述电源输出模块包括变压器、整流桥、稳压集成块；所述变压器的输出端与整流桥的输入端连接，所述整流桥的输出端与集成块的输入端连接，所述集成块的输出端与单片机模块连接。所述稳压集成块包括7805稳压集成块和7812稳压集成块。
如图3所示，220伏50HZ的市电经过变压器之后产生12伏左右的交流电，又经过整流桥之后输出直流电，电容C1和C2滤除了其中的交流成分，经过稳压管之后，输出幅度比较稳定15伏左右的直流电。L7805,L7812,以及L7912是三态稳压器，只要给他们大于一定电压的电压值(小于最大输入电压)他们就可以分别输出+5伏，+12伏和-12伏的电压。
如图4所示，所述信号调理模块采用AD8611高速比较器，用于对输入信号进行整形，在低频或高频输出方波。AD8611高速比较器可将100MHz信号输入，单/双路4nS传输延迟，具有锁存和互补输出功能。AD8611对很宽的频率范围的输入波形都有良好的整形效果。AD8611能够在低频和高频都采用ALTERA的CPLD EPM570对输入信号进行测量。CPLD的基本特点主要有：
核心电压3.3V、144引脚(其中116个GPIO)的EPM570T144C5作为实现控制电路的CPLD。EPM570T144C5内部有570个逻辑单元(Logic Element)，相当于440个宏单元(Macrocell)。EPM570T144C5内部分为两个I/O bank,共116个通用I/O,引脚延时为8.8ns,满足系统的设计要求。
具体测量方法如图5所示：输入信号经过AD8611整形后，送到CPLD进行测量。首先进行判断，频率大于1KHZ测频，方法是通过精确定时1秒钟，进行测频，测量精度大于0.1％。低于1000Hz采用周期测量法，因为采用25MHz的标准时钟源，测周的精度大于0.1％。满足了题目要求。能产生波形正确的方波。
本实施例周期频率数据测量结果如下：
表1周期频率数据测量
所述单片机模块采用ATmega64单片机，CPLD模块将测量的周期和频率送入单片机模块进行显示和保存。ATmega64是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega64的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。具有2K字节EEPROM，有效提高了记忆功能。采用用CPLD模块来测量频率和周期，然后将结果送到ATMEGA64进行显示，保存。
ATmega64作为控制中心，对键盘、显示、以及记忆的读取、计数值得读取等进行控制，以实现人机交互。
如图9所示，所述按键模块采用六个独立的按键，用于实现温度和时间切换、数据保存、数据回显、退出回显、频率和周期切换、语音播放。
所述数字显示模块包括数码管和LED发光管，所述数码管用于显示周期和频率的测量值、时间以及温度，所述LED发光管用于指示测量单位。包括12个数码管和4个LED发光管。12个数码管分成8个和4个两组。8个数码管用于显示频率和周期的测量值，4个数码管显示时间和温度。4个LED发光管用于指示测量单位。
如图8所示，所述温度测量模块包括温度传感器，所述温度传感器的输出端与单片机模块连接，用于测量温度。所述时钟模块包括时钟芯片，所述时钟芯片用于进行的时间测量和显示。温度传感器可检测环境温度，还可使其检测计数器温度，在环境温度或计数器温度过高时可及时显示或进行播报，确保计数器具有稳定的工作状态，避免了温度过高对计数器的影响。
如图7所示，所述单片机模块将CPLD模块测量的频率和周期进行转换输出至语音播放模块，所述语音播放模块用于对测量结果进行实时播报。语音模块采用BMP5008系列多段语音录放板采用了专用录音控制MCU外加SPI接口FLASH的设计，通过外挂不同容量的FLASH，可以获得从30秒—32分钟的录音容量。有8KHZ和12KHZ两种采样频率用户可选；录音信息掉电不会丢失。板上自带MIC/LINE IN线路输入口，可外接多种音源录音。板上自带稳压电路，支持5V—6V电压直接输入；主芯片自带0.5w功放；用户可自由定义6个I/O口的触发功能为单端发放音还是63段(8421并行编码)地址选段放音。
本领域技术人员应该明白，上述本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种简易多功能计数器，其特征在于，包括：信号调理模块、CPLD模块、单片机模块、按键模块、语音播放模块、温度测量模块、时钟模块、数字显示模块、电源输出模块；
所述信号调理模块的出口与CPLD模块的入口连接；所属CPLD模块的出口与单片机模块连接；所述信号调理模块对输入信号进行整形，整形后的信号送入CPLD模块进行频率和周期的测量，测量后将测量结果送入单片机模块；所述按键模块、语音播放模块、温度测量模块、时钟模块、数字显示模块、电源输出模块分别与单片机模块连接。
2.如权利要求1所述的一种简易多功能计数器，其特征在于，所述电源输出模块包括变压器、整流桥、稳压集成块；所述变压器的输出端与整流桥的输入端连接，所述整流桥的输出端与集成块的输入端连接，所述集成块的输出端与单片机模块连接。
3.如权利要求2所述的一种简易多功能计数器，其特征在于，所述稳压集成块包括7805稳压集成块和7812稳压集成块。
4.如权利要求1所述的一种简易多功能计数器，其特征在于，所述信号调理模块采用AD8611高速比较器，用于对输入信号进行整形，在低频或高频输出方波。
5.如权利要求1所述的一种简易多功能计数器，其特征在于，所述单片机模块采用ATmega64单片机，CPLD模块将测量的周期和频率送入单片机模块进行显示和保存。
6.如权利要求1所述的一种简易多功能计数器，其特征在于，所述按键模块采用六个独立的按键，用于实现温度和时间切换、数据保存、数据回显、退出回显、频率和周期切换、语音播放。
7.如权利要求1所述的一种简易多功能计数器，其特征在于，所述数字显示模块包括数码管和LED发光管，所述数码管用于显示周期和频率的测量值、时间以及温度，所述LED发光管用于指示测量单位。
8.如权利要求1所述的一种简易多功能计数器，其特征在于，所述温度测量模块包括温度传感器，所述温度传感器的输出端与单片机模块连接，用于测量温度。
9.如权利要求1所述的一种简易多功能计数器，其特征在于，所述时钟模块包括时钟芯片，所述时钟芯片用于进行的时间测量和显示。
10.如权利要求1所述的一种简易多功能计数器，其特征在于，所述单片机模块将CPLD模块测量的频率和周期进行转换输出至语音播放模块，所述语音播放模块用于对测量结果进行实时播报。
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