基于A(yíng)RM7的高精度頻率計的設計

相位重合點(diǎn)電路的設計是整個(gè)設計中最主要的部分，其電路圖如圖4所示。

為了得到與f0和fx相同頻率的脈沖，需要將f0和fx和本身取反延時(shí)后相與得到。最后再將兩個(gè)脈沖相與得到相位重合點(diǎn)的頻率fp。

在主控芯片中，本文選用了由PHILIPS公司生產(chǎn)的基于ARM7TDMI—S內核的32位微處理器LPC2131。由于本文設計的高精度頻率計的實(shí)際需要，需要盡可能減小測量誤差，因此低功耗就成為選擇芯片的主要指標。本芯片采用馮諾依曼結構，具有高性能和低功耗的特性，ARM7TDMI—S還使用了3級流水線(xiàn)技術(shù)，通常在執行一條指令時(shí)，就對第二條指令進(jìn)行譯碼并同時(shí)對第三條指令進(jìn)行提取。這極大地提高了測量速度，使高精度測量能夠更加快速和準確。其中LPC2131產(chǎn)生的PWM脈沖作為參考閘門(mén)信號。與此同時(shí)，為了保證電路的穩定性和降低成本，精簡(jiǎn)了核心電路的組成，此方案利用ARM控制芯片LPC2131中兩個(gè)32位可編程定時(shí)/計數器。LPC2131通過(guò)片內PLL可實(shí)現60MHz的CPU工作頻率，不僅滿(mǎn)足設計要求，降低了成本，而且提高了運算速度，避免引入不必要的誤差。

由圖2可知，fp與參考閘門(mén)信號共同決定實(shí)際閘門(mén)的開(kāi)閉。實(shí)際閘門(mén)與標準頻率和被測頻率同步的原理如下：fp接在D觸發(fā)器的CP端，參考閘門(mén)信號接在D端，每當CP端接收到一個(gè)脈沖，就對參考閘門(mén)信號進(jìn)行采樣。其中Q端與LPC2131相連來(lái)控制LPC2131中兩個(gè)計數器同時(shí)計數。如果參考閘門(mén)信號為低電平，那么Q端就為低電平，計數器不計數，如果參考閘門(mén)信號為高電平，那么Q端就為高電平，計數器開(kāi)始計數，這樣實(shí)際閘門(mén)就與標準信號和被測信號達到了同步。原理圖如圖5所示。

3 軟件設計

本文所設計的系統其軟件是在A(yíng)DS1.2平臺上用C語(yǔ)言編寫(xiě)完成的。并使用EasyJTAG仿真器進(jìn)行仿真。LPC2131在頻率計中一方面要將計數器的計數N0和Nx經(jīng)過(guò)公式(2)算出被測頻率值，并顯示在LCD上，同時(shí)還負責外部面板的按鍵功能。圖6為系統主程序流程圖。

4 結束語(yǔ)

本文選用32位ARM7的芯片作為核心的主控芯片，并利用相位重合檢測技術(shù)對高精度的頻率計進(jìn)行了設計，為了讓實(shí)際閘門(mén)開(kāi)閉時(shí)間與標準頻率和被測頻率同步，采用了對標準頻率和被測頻率的相位重合點(diǎn)的捕捉，有效地消除了±1個(gè)字的計數誤差，提高了測量準確度;由于使用了32位ARM7的芯片比過(guò)去使用16位單片機設計提高了控制系統和測量數據處理的速度。相位重合點(diǎn)生成電路是這種測量頻率方法的關(guān)鍵電路，使用簡(jiǎn)單的邏輯電路進(jìn)行設計，降低了整體電路的成本;同時(shí)使用恒溫晶振作為標準頻率的產(chǎn)生裝置，使本系統的測量頻率誤差能夠達到10-10量級。