1．1 8051的优点
8051问世已经超过20年了，在市面上可以找到各式各样的8051变种CPU，有的是内含8KB以上的Flash Memory，有些是RISC框架的8051，也有内含100KHz的ADC，无论如何变化，这些CPU的相同点都是能够执行Intel的机器码。原来的8051需要12个时钟才能执行一个指令，现在有些快速的8051CPU只要4个时钟，甚至1个时钟就可以执行一个指令。平均的执行速度至少是传统8051的3倍以上。
另一方面来看，我们在市面上8051的参考书籍也是最丰富的，许许多多的仪器设备里面都有8051CPU的踪迹。以我们常看到的Atmel AT89C51为例，称它是最佳的微处理器的学习工具一点也不为过，AT89C51内部有4KB的Flash Memory程序空间，工作频率可达24MHz，AT89C51的Flash可以通过专用的刻录器写入，而且清除在写入的次数可达一千次以上，所以一个开发项目，可能只要一枚AT89C51就可以担当重任，只要IC不要插错方向而烧毁，这枚AT89C51确实可以从一而终的。
1．1．1 引脚的优势
引脚的布置有经过特别的安排，所以测试工程师在硬件排错时，只要稍微记下8051的引脚安排，即可接上电源试验，几乎不需要将线路图摆在身边。
1．1．2 线路与体积精简的优势
有40根脚的8051或是AT89C51都内含4KB的程序空间，只要接上电源及石英晶体，并且将RESET脚拉到低电位后，8051就可以启动工作了，对许多初学或怕麻烦的人而言，确实是相当吸引人的。特别是最近几年流行的AT89C2051只要20根脚，少了P0与P2端口，虽然只有2KB的Flash Memory，不过体积可以缩得更小。
1．1．3 省电的优势
早期的8051没有所谓的Power Down及Idle模式，所以CPU随时都在全
速工作，但是许多以电池为主的掌上型设备，却指定要低功率消耗的功能，亦即工作后几分钟内，CPU要自动进入睡眠状态，尽量减少电池的电力消耗。最近几年的8051或其变种CPU都已经有低耗点的优势。
1．1．4 I/O数众多的优势
8051如果只使用内部程序空间，不要送出数据及地址总线，则其I/O数可达到32个，对于一般的控制与应用，理论上都已经足够。
1．2 8051的缺憾
8051虽然有不少优势，但也存在一些缺憾，例如，DPTR的缺憾、Data Memory的缺憾、Clock的缺憾、ALE的缺憾等，这些都是以后有待改进的。
1．2．1 DPTR的缺憾
8051有一个16bit的指标DPTR，当要做外部数据或I/O的存取时，通常都要靠这个DPTR来指定位置。问题就出在DPTR只有一个，当我们的程序要移动一大块数据区域（Data Block Move）时，一组DPTR实在不够。另外，数据的读取还一定要通过A缓存器才行，使的数据移动位置时汇编写法会非常复杂。
......

第一章 软硬件的介绍 1
第二章 测频方法的选择 5
第三章 系统设计过程及电路实现 8
第四章 VHDL语言的描述和单片机的设计 12
第五章 FPGA的配置 19
第六章 串行通信接口设计 23
结束语 26
谢辞 27
参考文献 28
附录Ⅰ 系统设计源代码 29
VHDL程序 29
单片机程序 30
附录Ⅱ 系统硬件原理图 38

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本系统最为突出的特点是单片机和FPGA的结合，FPGA避免了单片机受本身时钟频率和若干指令运算的限制，测频速度较慢，无法满足高速、高精度的测频要求。单片机则控制FPGA的测频操作和读取测频数据，并作出相应的计算和处理。另外，由于现场可编程门阵列FPGA（Field Programmable Gate Array）具有集成度高、高速和高可靠性的特点，使频率的测频范围可达到0.1Hz～100MHz，测频全域相对误差恒为1/1 000 000。
本系统的另外一个特点是，显示电路是一个串行接口的串行静态显示电路，应用移位寄存器74LS164能够实现串-并的特点，用8个级联的74LS164来接收单片机发出的数码管显示字模，这为用户提供了更为友好的人机界面，方便对测量值进行观察，采取相应的操作。对于系统单片机的配置，我选用了被动串行模式 。这是因为FPGA作为从属器件，主要是由单片机提供配置所需的时序，实现配置数据的下载。
本设计还利用AT89S52提供的串行通信口和PC机的串口完成了上下位机的串行通信，这可以将仪表的测量数据传到上位机中，实现数据的显示和更复杂的处理，也便于传输。
和传统的频率计相比,单片机和FPGA结合的频率计简化了电路板的设计,提高了系统设计的实现性和可靠性,测频范围达到了100MHz,实现了数字系统硬件的软件化,这是数字逻辑设计的新趋势。