单片机+FPGA智能频率计设计详解

本篇文档详细介绍了吴从明同学在电信0606班进行的智能频率计设计，针对的是单片机+FPGA结合的频率测量系统。设计的核心目标是提高测量精度并扩大测量范围，克服单片机精度有限的问题。 1. 设计原理： 单片机+FPGA结合的设计策略利用了单片机作为系统的主控单元，负责整体控制和数据处理，而FPGA则发挥其在时序逻辑控制和计数方面的优势，确保了高精度和高速度。系统通过单片机控制FPGA进行计数，同时处理标准频率（40MHz）和被测信号。 2. 硬件模块设计： - **信号整形电路**：对被测信号进行限幅、放大和整形，以便于精确输入到FPGA。 - **单片机主控模块**：负责系统测试信号的控制、测量结果处理以及与外部按键的交互。 - **测频模块**：包括等精度测频法和FPGA逻辑设计，利用FPGA实现精确计数。 - **显示模块**：将测量结果显示在8位数码管上，使用单片机驱动。 - **电路图设计**：展示了整个系统的结构，FPGA负责测试功能，单片机控制流程和显示输出。 3. 软件设计： - **VHDL设计**：使用硬件描述语言为FPGA编程，实现测频逻辑。 - **单片机汇编语言编程**：单片机程序分为主程序、测频子程序、显示子程序和键盘控制子程序。 - **程序清单**：提供了单片机程序的具体代码，包括控制流程和指令集。 4. 技术指标： - 标准时钟参考源：40MHz - 测量信号类型：正弦波、锯齿波和方波 - 测量信号幅度：100mV至5V - 测量频率范围：0Hz至理论最大值 这个设计体现了现代电子测量技术中单片机与FPGA的协同工作，既保持了系统的灵活性，又确保了高精度的测量能力，适用于需要高精度频率测量的场合。通过学习这个项目，学生不仅锻炼了硬件设计和软件编程技能，还加深了对单片机和FPGA特性的理解。