王杰铃+李琪+王道平+杨晶晶

摘 要：针对传统数字频率计测量频率范围小、信号幅度大的问题，基于FPGA提出了一种结合分频技术及高精度跟随放大电路实现的测量方案。本设计以C8051F020单片机为主控制器，运用直接测周法和等精度测量法，实现对待测信号频率及脉宽的测量，最后将所得数据传输给单片机进行处理，并将结果显示在TFT液晶显示屏上。经实验验证，满足小信号和超高频信号精确测量的要求，可实现对幅度最低50 mV，频率最高1 GHz信号的测量，且测量精度较高，相对误差小于1×10-4.

关键词：FPGA；C8051F020单片机；数字频率计；分频

中图分类号：TM935.13+3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.009

科学技术的迅猛发展，尤其是微控制器、FPGA、集成IC等新兴电子技术的快速进步，降低了硬件电路的复杂度，使仪器仪表向着体积小、价格低、功能多的方向发展，进一步推动了仪器仪表的更新换代。作为一种基础测量仪器，频率计在工业领域及实验测试领域应用十分广泛，但现在常用的频率计，其检测范围及精度都存在一定的局限。

本设计采用C8051F020和FPGA结合的技术，综合运用了跟随放大、分频、整流的前端电路设计，使得频率计的测量范围更广，测试内容更加多样化，测试方式更加灵活，实现了在宽频带范围内的高精度测量，解决了高精度频率测量问题、频标比对及校准问题，从而使得本设计可以取代用途单一的专用测量仪器。

1 硬件电路设计

1.1 硬件总体设计

硬件总体设计如图1所示，其主要分为以下3个部分：①单片机部分，主要实现对整个系统的控制，包括按键电路和显示电路；……