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1 Hz～10 MHz、幅度为0.01～5 Vrms的正弦信号的精确测频,以及频率为10 Hz～100 kHz、幅度为0.5～5 Vrms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.     

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.     

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。     

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.     

基于FPGA的虚拟通用计数器/信号源集成

将通用计数器与信号源集成于FPGA内，借助EPP实现与PC机的通信，以Delphi实现虚拟图形化界面。采用等精度等测量技术和余数插补法，虚拟地实现2个通道0．1Hz～10MHz信号的频率、周期、占空比、脉宽、计数及其频率比、相位差、时间间隔测量，1个扩展通道10MHz～1GHz信号的频率、周期、计数测量，和1个通道频率、占空比、幅度、直流分量步进可调的矩形波(1Hz～1MHz)、正弦波(1Hz～16kHz)等信号的产生。重点介绍了其系统EDA设计、仿真及实验结果。实验表明，本设计是切实可行的。     

实用电路模块(三)——与计数器配套的测频、测周附件

<正> 在实用电路模块(二)中我们讨论的计数器是一个通用模块,在很多场合都有重要作用。然而,计数与时间往往是分不开的,下面介绍一个成本极其低廉的时间控制闸门,它和实用电路模块(二)中介绍的计数器配合使用,可用于高精度测频率、测周期、测相位差等。 电路概况 按“频率”的定义我们很容易设计出这种仪表。简单地讲,只要获得一个非常准确、恒定的1秒时间基准(简称“时基”),再用此时基去严格控制一个闸门电路,最后用计数器记录下1秒时基内通过该闸门的待测信号的变化次数即可,用公式描述就是:fx=N/T=N/1(s)=N(Hz),其中N为脉冲个数。 循此思路得到如图1所示的电路结构框图。其核心单元是图中的主控闸门。究其实质,它就是一个两输入端“与”门。该门的一个输入端受秒时基控制,另一个输入端送入待测脉冲。这样,只有当接了时基的端子出现Is的高电平时才允许待测信号通过闸门,经计数器计数后显示出的数据就是待测信号的频率。推而广之,若时基取10s,则计数器的示数除以10是     

基于FPGA的频率周期及相位差测量的多功能计数器的实现

本文介绍了一种基于FPGA的多功能计数器，该计数器包括数字式频率周期测试仪、数字式相位测试仪两部分。数字式频率周期测试仪，通过FPGA实现频率周期的精确测量，结合单片机进行乘除法运算并显示；数字式相位测试仪通过FPGA实现对两路处理过的信号的等精度测量，结合单片机进行乘除法运算并显示。本多功能计数器模块化程度好、集成度高，具有友好人机交互界面且易于外部功能的扩展。     

基于单片机的低频数字相位测量仪的设计

提出了一种基于AT89C52单片机开发的低频数字相位测量仪的设计。系统以单片机AT89C52及可编程逻辑器件为核心，构成完备的测量系统。可以对10Hz-20kHz频率范围的信号进行频率、相位等参数的精确测量，测相绝对误差不大于10；采用数码管显示被测信号的频率、相位差。硬件结构简单，软件采用汇编语言实现，程序简单可读写性强，效率高。与传统的电路系统相比，其有处理速度快、稳定性高、性价比高的优点。     

基于AD9851的多功能信号发生器设计

信号发生器在导航、通信、雷达等领域有着广泛的应用。文中给出了采用DDS技术,并以AD9851芯片为核心来设计一种结构简单、性能优良的多功能信号发生器的具体方法。该信号发生器是以STC516RD＋单片机为控制核心,能够产生正弦波和方波,输出频率范围为1Hz-20MHz,频率分辨率0．1Hz,可实现定频、扫频、2PSK、ASK和FSK,并具有步进值大约6dB的输出幅度调节功能。     

基于AD9851的正弦信号发生器设计

基于直接数字频率合成（DDS）原理,采用AD9851型DDS器件设计一个正弦信号发生器,实现50Hz-15MHz范围内的正弦波输出,同时通过对器件的控制编程与相关的简单外部电路切换产生各种调制信号。通过自动增益控制（AGC）和功率放大,在50Q负载的情况下,该正弦信号发生器在100Hz～10MHz范围内输出稳定正弦波,电压峰峰值为0—5V±0．3V。     

A self-adjusting sinusoidal power source suitable for driving capacitive loads

A new self-adjusting current-fed push-pull parallel inverter (SA-CFPPRI) is presented and tested by simulation and experimentally. The power source includes a soft switching control circuitry and a controllable inductor. The SA-CFPPRI can drive a capacitive load at any frequency within the design range. It will maintain zero voltage switching of the main transistors and follow the input frequency signal even when the resonant elements and/or the load vary. Possible range of applications for the proposed power source is: piezoelectric transformers and motors, ac bus for a distributed power system and other loads that need to be fed by a sinusoidal waveform. The experimental results of the laboratory unit (160 Vrms at 93 kHz and nominal output power of 5W) verify the analytical analysis and proposed design procedure.     

数字集成芯片构成的频率计数器设计

频率计数器是一种用数字显示的频率测量仪表,它不仅可以测量正弦信号、三角波信号、方波信号和尖脉冲信号的频率,而且还能对其他多种非电量信号的频率进行测量。系统采用555定时器组成的多谐振荡器作为时基产生电路,产生频率为1 kHz的控制信号,而被测信号经过一个放大整形电路,将其变化成满足系统要求的计数脉冲信号,然后用频率计数器测量单位时间内变化次数,即被测信号的频率。     

基于混沌同步的噪声鲁棒测距方法

提出了一种基于混沌同步的噪声鲁棒测距方法。该方法在雷达发射信号中叠加一个参考正弦信号,并经过混沌同步方法得到带有距离信息的恢复正弦信号,通过比较参考正弦信号和恢复正弦信号的相位差得到目标的距离。该方法和已有方法相比,具有一定的噪声鲁棒性,在噪声环境中测距精度得到提高。最后,仿真实验验证了所提出方法的有效性。     

一种双正弦信号的快速频率测量方法

信号频率测量在雷达信号处理中起到重要的作用。基于DFT和自相关理论,该文提出了一种双正弦信号频率的快速估计方法。该方法先用DFT估计其中一个频率及其幅度,以此频率对信号解调并对消该频率成分,最后利用自相关理论估计信号的频差。计算机模拟证实了方法具有精度高、测频速率快的特点。     

一种新的电力系统频率测量算法

该文研究了一种新的电力系统频率测量的新算法,利用正弦信号的频率特性,对含有谐波、噪声、直流干扰下的电力系统频率信号进行多重自相关运算,得到原始信号的自相关函数,对自相关函数求导,根据极值解析运算原理测量基波信号频率。分析了各个因素对该文算法精度的影响,给出了仿真结果,理论和实验结果表明该文算法有效地提取电力信号的基波频率,对谐波、噪声及直流电平干扰具有很强的抑制能力。算法简单,物理意义明确,具有一定的实用价值。     

正弦波调制技术在光损耗测试仪中的应用

针对传统光损耗测试仪存在预热时间长、温度变化对红外光源输出功率变化影响较大等不足,提出了用正弦波信号对红外光源进行调制的方案。此方法有效解决了这些问题,获得了较好的测试效果。首先,介绍了三种正弦波信号的产生方法,其中直接数字式频率合成(Direct Digital Synthesis, DDS)方法产生的正弦波具有较高的频率分辨率和频率稳定度。其次,介绍了DDS芯片AD9832的内部构造及转换原理,将其产生的正弦波信号应用到光损耗测试仪中。比较了正弦波信号调制前后以及预热前后红外光源功率的变化情况。结果表明,经过正弦波调制的红外光源的稳定性明显优于调制前,用户能更方便地进行快速光损耗测试     

An AGC Circuit Design for a Variable-Frequency Sinusoidal Oscillator with Wide Frequency Range and Low Distortion Level

An up-down counter, multiplier, digital-to-analog (D/A) converter, and high-speed comparators are employed to achieve an automatic gain control (AGC) circuit, which corrects the pair of characteristic roots of the overall system automatically to the imaginary axis of the complex frequency plane. A negative feedback technique with digital hardware is applied on the loop gain control. No lowpass filter is needed to detect the oscillation amplitude. Thus, this technique is suitable for sinusoidal oscillators with a wide oscillation frequency range. Wien-bridge and phase-shift oscillators with an oscillation frequency range from 17 Hz to 1 MHz are tested with the proposed AGC circuit. The total harmonic distortions of the Wien-bridge sinusoidal oscillator with the proposed AGC circuit are verified to be very small. An application to a variable-frequency sinusoidal oscillator is also described. The experimental results demonstrate the static characteristics and dynamic responses of the overall system.     

利用DAC设计数控信号发生器

利用数模转换器可构成频率精度高并且可程控的信号发生器。本电路主要由计数器CD4029产生稳定的八路数字信号输出，经数模转换器AD7528输出模拟信号，再经运放变换，从电路的不同的输出端分别实现了三角波、矩形波、正弦波输出，从而实现了信号发生器的数字控制。     

最小二乘法分离频率相近的正弦信号

传统的快速傅里叶变换(FFT)可以有效地对正弦信号进行分析,但对于分析频率相近的正弦信号却存在很大的误差。该文提出了采用最小二乘法来分析该问题。该算法在观测矩阵的基础上,利用2范数最小的终止准则,通过求解超定方程组,辨识频率相近信号组成的特征参数。仿真结果表明,该方法可以精确地分析频率相近信号各组成部分,有效地抑制噪声的干扰,具有较好的噪声稳定性和频域分析能力,从而提高信号处理的效率与精度。