基于单片机及FPGA的时统测试系统设计与实现.pdf

时统设备是测控系统的重要组成部分，它负责接收并处理由时统站发送的时间信号，确保测控系统的时间基准与其他系统同步。时统设备在系统调试中扮演着关键角色，但测试时统设备的功能通常需要与时统站联合调试，这在实际操作中往往难以实现。目前市场缺乏专用的时统测试设备，现有的测试方法依赖于信号发生器和示波器，这不仅效率低下，而且误差较大。因此，开发一种功能全面、测量准确、使用方便的时统测试系统显得尤为迫切。 本研究设计的时统测试系统基于单片机和FPGA，利用AT89C52单片机完成控制与通信功能，同时使用Cyclone II系列的EP2C5Q208C8N FPGA来精确地产生和测量时统信号。测试系统能够对时统设备进行功能测试，特别是对输入功能和输出脉冲频率进行精确测量。系统具有小巧的结构和多通道测试能力，可灵活地对多台时统设备同时进行测试和调试，保证了运行的准确性、稳定性和可靠性。 在硬件设计上，测试仪包括电源模块、核心控制板和显示控制面板三个主要部分。电源模块采用高效能的JSC20-A2S05-5V/4A模块，可以满足系统对供电的需求。显示控制面板负责显示测试信息和指示系统工作状态，方便用户操作。核心控制板是测试仪的核心，它实现了与PC机的通信、产生精确的时统脉冲、接收并处理外部信号以及控制显示输出等功能。 系统的具体工作流程包括：单片机通过自带的串口与PC机通信，获取数据交互指令；然后，单片机通过P0端口、P1端口、P2端口与FPGA交互数据，完成对FPGA内部寄存器的读写操作。通过这一系列的操作，测试系统能够对输入信号进行测试，并准确测量输出脉冲的频率。 时统测试仪的主要功能是为时统设备提供精确的时间信号，并实时接收时统设备输出的时间信号，计算并显示信号的周期和频率。为了方便用户操作，测试仪具备友好的人机界面，包括通道选择开关和模式选择开关，使得用户可以根据需要进行不同的测试和设置。测试仪采用便携式设计，供电简单方便，可以同时对多台时统设备进行测试和调试。 本研究的测试仪内部逻辑设计合理，实现了信号的精确控制和测量，具有很高的实用价值。时统测试系统的设计不仅满足了专用测试设备的需求，而且提高了时统设备测试的效率和准确性，具有广阔的应用前景。