孫銳 朱軍 丁大為

摘 要： 本系統(tǒng)將FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）引入作為數(shù)字頻率計(jì)的數(shù)據(jù)處理核心，提升了數(shù)字頻率計(jì)的整體性能。待測(cè)信號(hào)送入前置模擬信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行放大、整形等處理后，轉(zhuǎn)化為同頻率邏輯電平信號(hào)，在FPGA芯片中嵌入增強(qiáng)型8051 IP核，完成測(cè)量、處理、顯示工作。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以精準(zhǔn)地完成對(duì)頻率、占空比、時(shí)間間隔的測(cè)量。

關(guān)鍵詞：FPGA；8051 IP核；EDA技術(shù)；頻率計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2095-2163（2016）02-

System design of wide-band digital frequency counter based on FPGA and 8051 IP Core

SUN Rui， ZHU Jun，DING Dawei

（ School of Electronic Information Engineering ，Anhui University， Hefei 230601， China ）

Abstract： In this paper， the performance of digital frequency counter was promoted by choosing FPGA as the data processing core. In order to convert the signal into the same-frequency logic signal， the test signal is amplified and shaped by analog conditioning circuit. With the enhanced 8051 IP core embedded in， to measure， process data and display is realized by the FPGA chip. Finally， experiments have demonstrated the effectiveness of the system design.

Key words：FPGA； 8051 IP core； EDA technology； frequency counter

0 引 言

頻率測(cè)量是電子測(cè)量領(lǐng)域中的經(jīng)典組成部分，在模擬與數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域中占有重要地位，并已獲得廣泛應(yīng)用。目前，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了基于stc89c52單片機(jī)的頻率計(jì)[1]，其中采用1602液晶屏強(qiáng)化了顯示效果。東北林業(yè)大學(xué)的研究人員采用較新的ARM7系列單片機(jī)[2]，提升了頻率測(cè)量精度。但是，基于單片機(jī)的測(cè)量方案卻會(huì)受限于單片機(jī)主頻，若要繼續(xù)加大測(cè)量范圍，則采用硬件方案將更為適合。南陽(yáng)理工學(xué)院的研究人員將FPGA引入[3]，與單片機(jī)方案相比，測(cè)量頻率上限大大提高，但顯示效果較為單一，而且直觀性也稍差。中國(guó)電子科技集團(tuán)公司信息科學(xué)研究院的研究成果借鑒并采納了兩種主控的優(yōu)點(diǎn)，采用FPGA+MCU的系統(tǒng)架構(gòu)兼顧了兩者需求[4]。本設(shè)計(jì)綜合以上各種方案優(yōu)點(diǎn)，在FPGA中直接嵌入8051單片機(jī)內(nèi)核，節(jié)省了單片機(jī)芯片，提高了系統(tǒng)集成度。本系統(tǒng)具有測(cè)量范圍寬、精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢(shì)，且人機(jī)交互友好，具有一定的實(shí)際意義和參考價(jià)值。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)FPGA和內(nèi)嵌8051內(nèi)核相結(jié)合處理數(shù)據(jù)的方法，既保證了測(cè)量結(jié)果的精確性，又實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)上難以完成的多功能和友好用戶交互界面。本設(shè)計(jì)針對(duì)寬頻帶信號(hào)的頻率測(cè)量提出了一種系統(tǒng)的解決方案，具有一定的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 魯錦濤， 蘇建加， 廖聰裕. 一種基于stc89c52寬頻帶的數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)[J]. 河北農(nóng)機(jī)， 2012（2）： 57-58.

[2] 薛巨峰， 關(guān)子鈞， 劉， 彬. 基于ARM7的高精度頻率計(jì)的設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)， 2015， 44（1）： 60-63.

[3] 杜娟，王睿，方偉偉.基于FPGA的等精度數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)[J] .南陽(yáng)理工學(xué)院學(xué)報(bào)， 2015，7（4）：16-19.

[4] 李石，楊春紅.基于FPGA+MCU的等精度頻率計(jì)設(shè)計(jì)[J] .工業(yè)和信息化教育， 2014（8）：82-84，94.

[5] 張玉梅， 周騰蛟， 曲延華， 等. QuartusⅡ仿真軟件在數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 沈陽(yáng)師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2014， 32（1）： 84-87.

[6] 潘松，黃繼業(yè)，潘明.EDA技術(shù)與VHDL[M].第4版. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2013.

[7] 沈利芳，李曉麗，屈云豪，等.頻率計(jì)量程自動(dòng)切換的兩種實(shí)現(xiàn)方法[J] .電子測(cè)試，2014（22）：33-34.

[8] 陳尚松，郭慶，雷加.電子測(cè)量與儀器[M].第2版. 北京： 電子工業(yè)出版社， 2009.