基于单片机的等精度数字频率计(FPGA设计数字频率计)

摘   要：在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。测量频率的方法有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。直接测频法适用于高频信号的频率测量，间接测频法适用于低频信号的频率测量。(优秀毕业设计网 www.2bysj.cn)
关键词: 计数  测频  频率稳定度  等精度

本方案采用FPGA设计数字频率计。等精度测频法是在直接测频法的基础上发展起来的。它的闸门时间不是固定的值，而是被测信号周期的整数倍，即与被测信号同步，这样就达到了在整个测试频段的等精度测量。图 1所示是一个等精度测频计的设计原理图。图中预设门控制信号GATE是由单片机发出，GATE的时间宽度对测频精度的影响较少。故可以在较大的范围内选择。图中的Cout1和Cout2是两个可控的32位高速计数器，CNT1-ENA和CNT2-ENA分别是他们的技术允许信号端，基准频率信号Fs从CNT1-CLK输入，待测信号FX从CNT2-ENA的时钟输入端CONT2-CLK输入。测量时，先由单片机发出清零信号使两个计数器置零，然后由单片机再发出允许测频命令，以启动两个计数器并分别对被测信号和基准信号计数，若在一次实际闸门时间中，计数器对被测信号的计数值为NX对标准信号的计数值为Ns，而标准信号的频率为Fs，则被测信号的频率为：
                        fX =NXfs/Ns   
本方案选用的是ALTERA公司的FPGA芯片EPF10K10，该芯片的频率为200MHz，应用标准化的硬件描述语言VHDL的数据类型，它的结构模型时层次化的，利用这些丰富的数据型和层次化的结构模型，可对复杂的数字系统进行逻辑设计并用计算机进行仿真。在对其逐步完善后，再进行自动综合以生成符合要求的，在电路结构上可实现的数字逻辑，最后下载到可编程逻辑器件中，从而完成设计任务








毕业设计说明书目录
1．  引言………………………………………………………………………… 11
2.  方案论证…………………………………………………………………… 12
2.1 方案一  ………………………………………………………………… 12
2.2 方案二  ………………………………………………………………… 13
2.3 等精度数字频率计数器的基本原理………………………………… 14
3.  各电路设计和论证………………………………………………………… 15
3.1电源电路设计 ………………………………………………………… 15
3.1.1  方案一 …………………………………………………………… 15
3.1.2  方案二 ………………………………………………………………15
3.2 控制电路………………………………………………………………19
3.2.1  方案一………………………………………………………………19
3.2.2  方案二………………………………………………………………19
    3.3单元电路分析……………………………………………………………19
3.3.1输入通道………………………………………………………………19
3.3.2主门电路………………………………………………………………20
3.3.3键盘及接口技术………………………………………………………20
    1键盘及接口技术……………………………………………………20
    2计数显示电路………………………………………………………23
3.3.4时基电路………………………………………………………………25
3.3.5控制电路………………………………………………………………25
3.3.6可编程分频器…………………………………………………………29
4. 软件设计………………………………………………………………30
4.1 程序流程     ……………………………………………………………30
  4.1.1系统主程序流程图  …………………………………………… 30
  4.1.2子程序流程图  ………………………………………………… 31
  4.2 程序…………………………………………………………………31
  4.2.1 主程序…………………………………………………………… 31
  4.2.2各个子程序        ……………………………………………32
5. 软硬件的系统测试   …………………………………………………………34
6. 附录  ………………………………………………………………………… 36
7. 参考文献  ……………………………………………………………………37

毕业设计材料目录

1. 毕业设计任务书---------------------------------------------------------------------- 1
2. 英文翻译------------------------------------------------------------------------------- 2
3. 毕业设计调研报告------------------------------------------------------------------ 8
4．毕业设计说明书目录--------------------------------------------------------------10
(优秀毕业设计网 www.2bysj.cn)
5. 毕业设计说明书---------------------------------------------------------------------11
6. 附录------------------------------------------------------------------------------------ 36
7. 参考文献------------------------------------------------------------------------------ 37
8. 毕业设计总结------------------------------------------------------------------------38