基于PSoC的多路高精度频率测量系统设计

摘要

频率测量是电子测量技术中最基本的测量之一。频率测量方法的精度和效能常常决定了测量仪表或控制系统的性能。由于社会发展的需要，对信息传输和处理的要求越来越高，将需要更高准确度和更宽测量范围的频率测量技术。同时，测频系统的成本、便携性和附加功能也越来越为人们所关注，而这些都是现有的频率测量系统亟待改进的地方。 本文针对以上情况，进行了基于PSoC的多路高精度频率测量系统的设计。首先在现有频率测量方法基础上通过理论分析和误差计算，提出了改进的多周期同步测频法，并以此为理论基础，以可编程片上系统芯片CY8C29666作为系统核心，结合PSoC芯片集成度高、系统资源丰富、配置灵活、性价比高、稳定抗干扰等优点进行了系统硬件的设计。同时，系统还增加了温度测量功能。所有测量结果通过显示模块在液晶显示器上实时显示出来。在系统硬件平台基础上，使用PSoC Designer集成开发环境进行了系统软件的设计，实现了对0．1Hz～10MHz之间六路并行信号频率的高精度测量和对一路温度信号的测量。最后，结合实验数据进行了误差分析，并提出进一步改进的方法。本文设计的基于PSoC的高精度频率测量系统，接口电路简单，实现了高集成度、高速和高可靠性，提高了频率测量的精度，同时由于PSoC器件的结构和功能优势，简化了仪表的设计，进一步降低了成本。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究背景

1.2选题意义

1.3研究现状

1.3.1电子技术的发展及其在频率测量仪器中的应用

1.3.2可编程片上系统(PSoC)的发展情况

1.4课题主要的研究工作

1.5论文的结构安排

2系统的总体方案设计

2.1频率测量系统方案设计

2.1.1频率测量方法的研究

2.1.2多周期同步测量法基本原理及精度分析

2.1.3频段划分

2.2温度测量系统方案设计

2.3本章小结

3系统硬件电路设计

3.1基于PSoC的控制系统设计开发一般流程

3.2应用模块的分析

3.2.1实现测频功能所需的应用模块

3.2.2实现测温功能所需的应用模块

3.3 PSoC芯片选型

3.4系统的硬件组成及概述

3.5 PSoC芯片内部设计

3.5.1全局资源的设计

3.5.2用户模块设计

3.5.3内部互连和管脚配置

3.6系统外围电路设计

3.6.1电源模块设计

3.6.2频段选择模块设计

3.6.3同步触发模块设计

3.6.4液晶显示模块

3.6.5复位电路

3.6.6下载烧写接口

3.7本章小结

4系统软件设计

4.1软件开发环境

4.2编程语言介绍

4.3软件设计流程

4.4软件设计

4.4.1主程序及中断服务程序设计

4.4.2频段选择子程序

4.4.3液晶显示子程序

4.4.4温度信号采集与处理子程序

4.3本章小结

5系统设计和调试

5.1系统电路的设计制作

5.2调试工具和调试环境

5.3系统硬件调试

5.4系统软件调试

5.5本章小结

6实验结果分析及结论

6.1实验结果及误差分析

6.2结 论

7总结与展望

7.1设计总结

7.2存在的不足和待改进的地方

7.3下一步展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致 谢