基于FPGA與8051IP核的寬帶數(shù)字頻率計系統(tǒng)設(shè)計

孫銳 朱軍 丁大為

摘 要： 本系統(tǒng)將FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）引入作為數(shù)字頻率計的數(shù)據(jù)處理核心，提升了數(shù)字頻率計的整體性能。待測信號送入前置模擬信號調(diào)理電路進行放大、整形等處理后，轉(zhuǎn)化為同頻率邏輯電平信號，在FPGA芯片中嵌入增強型8051 IP核，完成測量、處理、顯示工作。經(jīng)實驗證明，本系統(tǒng)設(shè)計可以精準地完成對頻率、占空比、時間間隔的測量。

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

中圖分類號：TP391 文獻標志碼：A文章編號：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

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

1 系統(tǒng)設(shè)計方案

3 結(jié)束語

通過FPGA和內(nèi)嵌8051內(nèi)核相結(jié)合處理數(shù)據(jù)的方法，既保證了測量結(jié)果的精確性，又實現(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)計針對寬頻帶信號的頻率測量提出了一種系統(tǒng)的解決方案，具有一定的應(yīng)用前景和實用價值。

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