基于CPLD实现的DDS频率计.docx
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基于CPLD实现的DDS频率计
基于STC89C51和CPLD实现的DDS与频率计
键盘输入DDS
STC89C51
LCD1602显示电路频率计
系统框图
功能描述：
以STC89C51为控制核心，实现任意频率值fa（小于10KHz）的输入，经单片机出来后，生成相应的频率字，然后送给DDS模块，DDS模块开始工作，生成以频率值fs；但键盘测频键按下后，单片机控制频率计，让其开始控制，频率计输出值送回单片机处理，得出测量到的频率值fc，最后单片机控制LCD1602显示人为输入的频率值fa和频率计测得的频率值fc，两个值的差异可以直观的显示出系统的误差。
基于CPLD/FPGA的DDS原理图如下：
基于CPLD/FPGA的频率计的原理图如下：
DDS模块代码：
（1）MUX832
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITYMUX832IS
PORT（DATAINN:
INSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0）;
clk:
instd_logic;
DATAOUTT:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（31DOWNTO0）;
SELL:
INSTD_LOGIC_VECTOR（1DOWNTO0））;
ENDMUX832;
ARCHITECTUREbehavOFMUX832IS
BEGIN
PROCESS（SELL,DATAINN,clk）
BEGIN
ifclk'eventandclk='1'then
CASESELLIS
WHEN"00"=>DATAOUTT（7DOWNTO0）<=DATAINN;
WHEN"01"=>DATAOUTT（15DOWNTO8）<=DATAINN;
WHEN"10"=>DATAOUTT（23DOWNTO16）<=DATAINN;
WHEN"11"=>DATAOUTT（31DOWNTO24）<=DATAINN;
ENDCASE;
endif;
ENDPROCESS;
ENDbehav;
（2）32位加法器
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYADDER32BIS
PORT（A:
INSTD_LOGIC_VECTOR（31DOWNTO0）;
B:
INSTD_LOGIC_VECTOR（31DOWNTO0）;
S:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（31DOWNTO0））;
ENDADDER32B;
ARCHITECTUREbehavOFADDER32BIS
BEGIN
S<=A+B;
ENDbehav;
（3）32位寄存器
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITYREG32BIS
PORT（LOAD:
INSTD_LOGIC;
DIN:
INSTD_LOGIC_VECTOR（31DOWNTO0）;
DOUT:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（31DOWNTO0））;
ENDREG32B;
ARCHITECTUREbehavOFREG32BIS
BEGIN
PROCESS（LOAD,DIN）
begin
IFLOAD'EVENTANDLOAD='1'THEN
DOUT<=DIN;
ENDIF;
ENDPROCESS;
ENDbehav;
频率计模块代码：
（1）标准频率计数器
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYBZHHIS
PORT（BCLK:
INSTD_LOGIC;--Fs
BENA:
INSTD_LOGIC;
CLR:
INSTD_LOGIC;--清零
BZQ:
inOUTSTD_LOGIC_VECTOR（31DOWNTO0））;
ENDBZHH;
ARCHITECTUREbehavOFBZHHIS
BEGIN
PROCESS（BCLK,CLR）--标准频率计数开始
BEGIN
IFCLR='1'THENBZQ<=（OTHERS=>'0'）;
ELSIFBCLK'EVENTANDBCLK='1'THEN
IFBENA='1'THENBZQ<=BZQ+1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESS;
ENDbehav;
（2）待测频率计数器
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYTTFFIS
PORT（TCLK:
INSTD_LOGIC;--Fs
ENA:
INSTD_LOGIC;
CLR:
INSTD_LOGIC;--清零
TSQ:
inOUTSTD_LOGIC_VECTOR（31DOWNTO0））;
ENDTTFF;
ARCHITECTUREbehavOFTTFFIS
BEGIN
PROCESS（TCLK,CLR,ENA）
BEGIN
IFCLR='1'THENTSQ<=（OTHERS=>'0'）;
ELSIFTCLK'EVENTANDTCLK='1'THEN
IFENA='1'THENTSQ<=TSQ+1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESS;
ENDbehav;
（3）MUX648
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITYMUX648IS
PORT（DATAIN1:
INSTD_LOGIC_VECTOR（31DOWNTO0）;
DATAIN2:
INSTD_LOGIC_VECTOR（31DOWNTO0）;
DATAOUT:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0）;
SEL:
INSTD_LOGIC_VECTOR（2DOWNTO0））;
ENDMUX648;
ARCHITECTUREbehavOFMUX648IS
BEGIN
DATAOUT<=DATAIN1（7DOWNTO0）WHENSEL="000"ELSE--标准频率计低八位输出
DATAIN1（15DOWNTO8）WHENSEL="001"ELSE
DATAIN1（23DOWNTO16）WHENSEL="010"ELSE
DATAIN1（31DOWNTO24）WHENSEL="011"ELSE--标准频率计最高八位输出
DATAIN2（7DOWNTO0）WHENSEL="100"ELSE--待测频率计数值低八位输出
DATAIN2（15DOWNTO8）WHENSEL="101"ELSE
DATAIN2（23DOWNTO16）WHENSEL="110"ELSE
DATAIN2（31DOWNTO24）WHENSEL="111"ELSE--待测频率计数值最高八位输出
DATAIN2（31DOWNTO24）;
ENDbehav;
单片机程序如下：
主程序
#include
#include
#include"key.h"//scankey（）;keyexe（）;setfre（）;testfre（）;
#include"lcd1602.h"//display（）;
voidmain（void）
{
lcd_init（）;
bena=0;
clr=1;
load_dds=0;
oe=0;
start=1;
lcd_str（0,2,"dds.and.testfre!
"）;
while
（1）
{
keyexe（）;
}
}
键盘程序：
#ifndef__KEY_H__
#define__KEY_H__
#include
#include
#include"lcd1602.h"
#definedinoutP3;
unsignedcharkeybuffer[8],longtochar[4],recieve[8];
unsignedlongfreword,setdispbuf;
unsignedlongtfrecount,bfrecount;//Fs、Fx计数值
unsignedlongtfreword;
//-----------pindefineforddsandtestfre------
sbitsel2=P1^2;
sbitsel1=P1^1;
sbitsel0=P1^0;
sbitoe=P2^3;
//-----------pindefineforddsloading----------
sbitload_dds=P2^4;
//-----------pindefinefortestfre--------------
sbitclr=P2^0;
sbitbena=P2^1;
sbitstart=P2^2;
//-----------delayprogramm----------------------
voiddelay（unsignedintn）
{
while（n--）_nop_（）;
}
//-----------formatexchange---------------------
voidkeytofreword（void）
{
freword=keybuffer[0]*10000000+keybuffer[1]*1000000+keybuffer[2]*100000+keybuffer[3]*10000+keybuffer[4]*1000+keybuffer[5]*100+keybuffer[6]*10+keybuffer[7];//合成输入频率值
setdispbuf=freword;
freword=（unsignedlong）（freword*214.7493648）;//计算相应的频率字
longtochar[0]=（freword>>24）&0xff;//频率字最高八位
longtochar[1]=（freword>>16）&0xff;//频率字次高八位
longtochar[2]=（freword>>8）&0xff;//频率字次低八位
longtochar[3]=（freword）&0xff;//频率字最低八位
}
//-----------selectchannel-----------------------
voidselect（unsignedcharsel）
{
unsignedchari,j;
j=sel;
sel=sel&0x07;
i=P1;
i=i&0xf8;
i=i|sel;
P1=i;
}
//-----------settingfrequency--------------------
voidsetfre（void）
{
unsignedchari;
keytofreword（）;
display（setdispbuf,1）;//显示输入的频率值
lcd_str（0,2,"--setting.fre!
-"）;
oe=0;
load_dds=0;
for（i=0;i<4;i++）
{
select（i）;
P3=longtochar[i];
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
load_dds=1;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
load_dds=0;
}
lcd_str（0,2,"--setting.succ!
-"）;
}
//----------testfrequency------------------------
voidtestfre（void）
{
unsignedchari;
unsignedintj;
lcd_str（0,2,"--testing.fre---"）;
bena=0;
clr=0;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
clr=1;//-----clearregister--------清零
bena=1;//允许频率计开始工作
delay1ms_x（1000）;//门控时间2S
delay1ms_x（1000）;
bena=0;//------countuntilstartequals0------------
j=10000;
while（（start==1）&&（j--））;//----waitforendoftesttingortimeout---
if（j==0）
lcd_str（0,2,"--test.fre.err!
-"）;
else
lcd_str（0,2,"-test.fre.succ!
-"）;
oe=1;//双向口
for（i=0;i<8;i++）
{
select（i）;
P3=0xff;//P3作为输入口
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
recieve[i]=P3;//读取频率计计数值
}
oe=0;
bfrecount=0;
tfrecount=0;
for（i=0;i<4;i++）
{
bfrecount=（bfrecount<<8）+recieve[i];//合成标准频率计数值
tfrecount=（tfrecount<<8）+recieve[i+4];//合成待测频率计数值
}
tfrecount=（unsignedlong）tfrecount/3.5200886+1;//？
？
？
？
？
？
display（tfrecount,0）;
}
//-------------------scankeyvalue-------------------------
unsignedcharscankey（void）//键盘扫描
{
unsignedchari=0xff,k=0xfe,buf;
unsignedcodetable[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};
for（i=0;i<4;i++）
{
P1=table[i];
buf=P1;
if（buf!
=table[i]）
{
delay（1000）;
if（buf==P1）
{
while（buf==P1）;
break;
}
}
}
switch（buf）
{
case0xee:
return1;
case0xed:
return2;
case0xeb:
return3;
case0xe7:
return10;//4
case0xde:
return4;//5
case0xdd:
return5;//6
case0xdb:
return6;//7
case0xd7:
return11;//8
case0xbe:
return7;//9
case0xbd:
return8;//0
case0xbb:
return9;//11
case0xb7:
return12;//12
case0x7e:
return13;//13
case0x7d:
return0;//14
case0x7b:
return14;//15
case0x77:
return15;//16
default:
return16;//10
}
P1=0xff;
}
//-----------------keyexecution-----------------------
voidkeyexe（void）
{
unsignedchari,buf;
buf=scankey（）;//调键盘扫描，读取键值
switch（buf）
{
case0:
case1:
case2:
case3:
case4:
case5:
case6:
case7:
case8:
case9:
for（i=0;i<7;i++）
keybuffer[i]=keybuffer[i+1];
keybuffer[7]=buf;
lcd_data1（0,1,'i'）;
lcd_data1（1,1,'n'）;
lcd_data1（2,1,'p'）;
lcd_data1（3,1,'u'）;
lcd_data1（4,1,'t'）;
lcd_data1（5,1,':
'）;
lcd_data1（6,1,keybuffer[0]+'0'）;
lcd_data1（7,1,keybuffer[1]+'0'）;
lcd_data1（8,1,keybuffer[2]+'0'）;
lcd_data1（9,1,keybuffer[3]+'0'）;
lcd_data1（10,1,keybuffer[4]+'0'）;
lcd_data1（11,1,keybuffer[5]+'0'）;
lcd_data1（12,1,keybuffer[6]+'0'）;
lcd_data1（13,1,keybuffer[7]+'0'）;
lcd_data1（14,1,'H'）;
lcd_data1（15,1,'z'）;
break;
case10:
lcd_cmd（clear）;
setfre（）;
break;
case11:
testfre（）;
break;
case12:
for（i=0;i<8;i++）
{
keybuffer[i]=0;
lcd_data1（i+6,1,keybuffer[i]+'0'）;
}
lcd_data1（14,1,'H'）;
lcd_data1（15,1,'z'）;
break;
default:
break;
}
}
#endif
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