基于单片机和FPGA的低频数字相位测量仪研究

本文设计了一种基于单片机和FPGA的低频数字相位测量仪。系统采用等精度的测量方法可以较精确的测量出两个相同频率信号的相位差。系统中的FPGA部分进行数据采集,单片机部分对数据进行处理,并在数码管上显示待测信号的相位差。与传统相位测量仪相比,本系统有处理速度快、稳定性高、性价比高等优点。     

以FPGA为核心的数字移相式信号发生器

本系统以单片机和FPGA为核心,单片机实现频率、相位的预置和步进,并完成正弦信号的频率和相位差显示;FPGA采用直接数字频率合成(DDS)技术产生两路有相移差的正弦波信号,有效地扩展了输出波形的频率范围并实现了输出两路高精度相位差的正弦信号。     

一种实用的频率特性测试仪设计与实现

一、引言早期的频率特性测试仪体积较大,功能单一,价格较高。为满足用户需求而设计制作出一种实用的低频段频率特性测试仪。该系统以单片机和FPGA为控制核心,以AD9851产生高精度的扫频信号,采用峰值检波方式测量信号的幅度。在FPGA内部采用等精度方法测量相位差,经过单片机计算可得到相关频率的幅频特性和相频特性数据,并在LCD12864液晶上显示出来。图1为系统总体     

多功能计数器

本文设计了一种以超低功耗单片机MSP430F149为控制器,以高速的FPGA实现等精度测量正弦信号的频率、周期和相位差的多功能计数器.在设计中依据等精度计数原理,应用单片机的数学运算和控制功能,利用f=1/T实现了频率和周期的统一处理;采用相位-时间转换方法,根据??=f f N=/0××360?完成了相位差测量.此外,利用外加模拟通道,实现了对正弦波小信号的预处理,使得该计数器能够在较宽的频率范围和幅度范围内进行测量.     

多功能计数器的设计

该系统由单片机89S52控制模块,程控宽带放大模块,整形模块,FPGA内频率、相位差测量模块等构成,采用等精度测频法测出频率和周期,可测量有效值为0.01～5 V,频率范围1 Hz～20 MHz信号的频率、周期信号,精度高达10-6。采用计数法测量相位差,该系统可测量有效值0.5～5 V,频率10 Hz～100 kHz信号的相位差,精度为1°。系统功能由按键控制,测量结果实时显示,人机界面友好。     

基于FPGA与单片机的等精度频率计的设计

根据等精度测量原理,设计了一种基于FPGA和单片机的等精度频率计。系统主要包括信号预处理电路、单片机控制电路、FPGA测频电路和显示电路等。被测频率信号和标准频率信号经过整形放大处理后输入FPGA．单片机控制FPGA对两路信号进行计数并读取测频数据,单片机将读取的测频数据经过运算处理后显示。测试结果表明,该频率计实现了整个频率测量范围内的测量精度相等,测量精度高,稳定性好。     

多功能计数器的设计

该系统由单片机89S52控制模块,程控宽带放大模块,整形模块,FPGA内频率、相位差测量模块等构成,采用等精度测频法测出频率和周期.可测量有效值为0.01～5 V,频率范围1 Hz～20 MHz信号的频率、周期信号,精度高达10-6.采用计数法测量相位差,该系统可测量有效值0.5～5 V,频率10 Hz～100 kHz信号的相位差,精度为1°.系统功能由按键控制,测量结果奕时显示,人机界面友好.     

等精度频率计的实现

为了克服传统频率测量法不能满足等精度要求的缺点,提出一种基于FPGA的高速等精度频率测量系统的设计方案.系统由等精度频率测量FPGA模块和单片机主控电路2部分组成,利用FPGA实现等精度计数和锁存,单片机完成测量结果的计算和显示.测试结果表明:该系统可以实现1 Hz～20MHz频率范围内的频率测量,测量误差小于2×10<'-6>,并且在整个频率范围内测量精度一致,达到等精度测量要求.     

FPGA在信号测量中的应用

在电信号测量领域,逻辑信号的测量十分重要.分析FPGA在逻辑分析仪测量高速信号中的应用.在FPGA内部实现对高速信号采样和存储,采样结束后,单片机读取数据,进行运算和显示.通过测试,用该方法制作的实物可以测量5 MHz的逻辑信号.设计利用FPGA高速运行的优势弥补单片机在测量高速信号中的不足.     

一种相位检测阵列的设计

本文利用芯片AD8302,提出了一种新的信号相位差测量方案。这种设计克服了传统方法中测量频带窄的缺点,可以得到较为精确的测量结果。该设计称为相位检测阵列（PDA, Phase Detector Array）,可以检测任意多路信号之间的相位差,其硬件电路简单,适用频率范围由低频至2.7GHz。通过“参考源比较”法可进一步提高测量精度。     

基于AVR单片机与FPGA的低频数字式相位测量仪

提出了以AVR ATmega128单片机和Altera公司的Cyclone系列EP1C3T100为核心的系统设计方案。分析了数字式低频相位测量仪的测量原理和测量误差及其消除的方法。利用单片机强劲的运算、控制功能和FPGA运算速度快、资源丰富的特点。主要介绍了系统的软硬件设计。实践表明,此方案设计的相位仪对低频正弦波信号实现精确测频和测相位差,具有处理速度快、稳定可靠、精度高等优点。     

基于单片机和FPGA的多功能计数器的设计

以89S52单片机和EP1C6Q240C8型FPGA为控制核心的多功能计数器,是由峰值检波、A／D转换、程控放大、比较整形、移相网络部分组成,可实现测量正弦信号的频率、周期和相位差的功能。多功能计数器采用等精度的测量方法,可实现频率为1Hz-10MHz、幅度为0．01～5Vrms的正弦信号的精确测频,以及频率为10Hz-100kHz、幅度为0．5～5Vrms的正弦信号精确测相。液晶显示器能够实时显示当前信号的频率、周期和相位差。该多功能计数器精度高,界面友好,实用性强。     

基于FPGA的DDS设计及实现

针对DDS频率转换时间短,分辨率高等优点,提出了基于FPGA芯片设计DDS系统的方案。该方案利用Altera公司的QuartusⅡ开发软件,完成DDS核心部分即相位累加器和ROM查找表的设计,可得到相位连续、频率可变的信号,并通过单片机配置FPGA的E^2 PROM完成对DDS硬件的下栽,最后完成每个模块与系统的时序仿真。经过电路设计和模块仿真,验证了设计的正确性。由于FPGA的可编程性,使得修改和优化DDS的功能非常快捷。     

基于FPGA和TFT彩屏液晶的便携示波器设计

设计了以FPGA为核心采集模块,以单片机为显示控制核心,以TFT彩屏液晶为显示器件的便携数字存储示波器.通过异步FIFO实现了FPGA中高速数据流与单片机处理速度之间的速率匹配.以三总线结构以及控制信号的握手协议为基础,保证了FPGA与单片机通信的有效性和可靠性.该系统具有自动频率控制(AFC)和自动增益控制(AGC)...     

一种比相法瞬时测频接收机的工程实现

射频信号经限幅、放大、功分后输出两路信号,其中一路通过特定长度的射频线进行延迟,再经延迟信号与另一路信号同时送达鉴相器进行正交鉴相,并输出鉴相后的sin和cos两路模拟信号。这两路信号是输入信号相位的函数,与输入信号的频率相关,经A/D转换器转换为数字量送到FPGA,并由FPGA进行判断、计算和编码,同时输出对应的频率编码,以实现测频功能。     

立体声信号相位差电平差测试仪

提出了一种立体声信号相位差电平差测试仪的设计方法。用单片机为控制核心,主要由相位差检测模块、电平差检测模块、频谱分析及处理模块、电源模块、键盘和显示模块组成。将LR立体声信号经频谱分析、整形及占空比检测电路进行处理,采用过零鉴相法,通过测矩形波占空比,实现相位差的测试。将LR信号用AD736专用芯片实现AC/DC转换,通过单片机编程,得到LR电平差。试验数据表明该仪器实现了LR信号相位差电平差的测试,且具有较高的测试精度,并能存储和显示相关信息。本设计具有创新性和实用性,为高质量立体声广播和研发制造高质量音响设备奠定了基础。     

基于FPGA+单片机的调焦变倍系统设计

在光电探测领域中以往对相机调焦变倍多采用单片机( MCU)控制完成,其优点在于易于编程实现.因为要求实时控制相机的变倍、调焦,其程序的编写多采用查询方式实现,这就使单片机始终处于十分繁忙的状态,利用率降低,此外当调焦、变倍电机到达限位位置时,由于单片机是采用查询方式工作,这就导致电机到达限位与实际停止电机转动之间存在时间差,这种时间差导致电机发生堵转,容易把电机或调焦变倍驱动机构烧毁.文章采用单片机+FPGA方式进行调焦变倍控制,单片机负责通信,FPGA根据命令实现调焦变倍控制.FPGA实现调焦变倍的优势在于响应速度更快、此外能够真正实现控制电机运转和监测电机运行状态同时进行,当电机运行到限位位置能够及时停止电机运转,有效避免堵转现象发生.     

一种频率特性测试仪的设计

以单片机89C51和可编程逻辑器件(FPGA)为控制中心,设计了一个频率特性测试仪,用于测试某一特定网络的频率响应特性。本系统的主要特点是由FPGA驱动多种串行芯片,在精简了系统电路结构的同时也不影响程序的效率。其中扫频信号由AD9851的串行方式产生,扩展了频率范围及稳定性。幅度测量由有效值采样芯片AD637和10位串行A/D转换器TLV1544配合实现,相位测量采用计数法实现。频率特性曲线由12位串行双D/A转换器TLV5638输出,并经示波器显示出来。本系统幅度测量精度达到5%,相位测量精度达到1°。     

基于FPGA的幅值可调信号发生器设计

针对信号发生器对输出频率精度高和幅值可调的要求,采用直接数字频率合成(DDS)技术,提出一种基于FP-GA的幅值、频率均可调的、高分辨率、高稳定度的信号发生器设计方案。采用AT89S52单片机为控制器,控制FPGA产生波形的数字信号,结合双数模(D/A)转换器及低通滤波器,最终实现输出信号幅值0～5 V可调,分辨率为10 bits;频率范围1 Hz～10 MHz可调,最小分辨率为1 Hz;频率稳定度优于10-4。信号参数可通过键盘进行设置,并在LCD上输出。由于FPGA的可编程性,易于对系统进行升级和优化。