低频数字相位(频率)测量的CPLD实现

2011-08-12 12:43:58来源: 互联网

在电子测量技术中,测频测相是最基本的测量之一。相位测量仪是电子领域的常用仪器,当前测频测相主要是运用等精度测频、PLL锁相环测相的方法。研究发现,等精度测频法具有在整个测频范围内保持恒定的高精度的特点,但是该原理不能用于测量相位。PLL锁相环测相可以实现等精度测相,但电路调试较复杂。因此,选择直接测相法作为低频测相仪的测试方法[1、2、3、4]。
设计的低频测相仪,满足以下的技术指标:a .频率20-20KHz;b .输入阻抗≥100KΩ;c.相位测量绝对误差≤1度; d.具有频率测量和数字显示功能;e.显示相位读数为0度--359度。
1系统工作原理



图1 测频测相系统原理框图
Figure 1 frame of measure frequency phase system

系统工作原理如图1所示,系统运行时,首先由单片机通过clr控制线送清零信号,启动CPLD的计数模块,在设计的CPLD内部控制模块作用下,记录AB两相的相差间隔时间内的标频个数(测相计数器),同时也记录下A相一个周期内的标频个数(测频计数器),此后测频和测相计数器处于保持状态,同时送出right信号表明完成测频测相的计数,单片机可以读数据。
     
单片机和CPLD的数据采用独立接口方式,这样设计比较灵活,可以不受单片机总线时序的影响。由ADD[0..2]进行控制,分别读取测频测相计数器中的19位数据,并存于单片机中,进行后续的计算。单片机完成数据的运算后,将所得数据转化为10进制,送到显示板进行显示。显示板共有8个数码管,其中,前5位用于显示频率(最大为20000Hz),后三位显示相位(最大为359度)。
    
在CPLD设计中,根据计算,选取测频、测相计数器长度均为19位,在标频信号为10MHz时,相位测量精度小于1度。若只用89C51,其自带的计数器只有16位,且不易同时实现测频测相的功能。故选用CPLD实现其测频测相的计数功能,并设计了独立的数据接口,以便与单片机交换数据[5、6]。

[1] [2] [3]

关键字:低频数字相位  测频测相  相位测量仪

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0812/article_3217.html
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