基于CPLD与51单片机的高精度数字频率计设计

本文主要探讨了基于单片机（如51系列）和复杂可编程逻辑器件（CPLD，如ATF1504）的等精度数字频率计的设计。作者在物理与电子科学学院完成的这项研究，着重于解决现代信号分析与处理领域对高精度频率测量的需求。设计的核心思想是将CPLD用于复杂的计数和逻辑功能，而51单片机则负责数据处理和系统控制，确保测量结果的精确性。 首先，文章在前言部分阐述了设计的背景和目的，强调了高精度频率测量在实际应用中的重要性。接着，第二章深入解析了等精度频率测量的基本原理，包括如何通过同步采样和处理来消除误差，以及可能影响精度的因素。 第三章详细描述了系统设计方案。作者首先比较了几种可能的解决方案，并最终选择了结合单片机和CPLD的方案。单片机与CPLD的连接方案是设计的关键环节，涉及接口设计和通信协议的选择。单片机负责设定时任务，比如通过定时器进行周期性采样，同时处理数据并控制整个系统的工作流程。CPLD则承担着计数和复杂的逻辑运算，确保每个测量周期的准确计数。 在第四章，作者具体介绍了CPLD和单片机的设计实现。CPLD部分着重于ATF1504的功能配置和编程，确保能够高效执行计数任务。单片机设计方面，展示了如何利用其丰富的寄存器和指令集进行精确的数据处理。此外，关键源代码分析部分揭示了设计中的核心算法和技术细节。 第五章是设计的验证阶段，通过仿真分析来评估系统的性能，包括频率响应、稳定性等方面。测试结果与分析部分展示了实际应用中的测量精度，以及如何根据测试数据优化系统设计。 最后，文章以致谢和参考文献结束，致谢部分感谢了指导教师和其他相关人员的帮助，而参考文献则列出了设计过程中参考的相关学术资料和技术文档。 本文提供了一个实用且理论结合实践的设计案例，展示了如何通过单片机和CPLD的协同工作，实现高精度的数字频率计，对于从事信号处理和电子工程的学生和工程师具有很高的参考价值。