等精度法测频率计的原理

等精度频率计

作者：孙林军 杨招弟 任战涛 指导老师：冯杰

（黄冈师等。测频模块的片外输入采

作者：孙林军 杨招弟 任战涛 指导老师：冯杰

（黄冈师范学院 物理科学于技术学院 孙林军 杨招弟 任战涛 黄冈 438000）

摘要：本设计以单片机和FPGA构成的最小系统为核心,以89C52单片机作为控

制中心，汇编语言编程。FPGA 主芯片是Altera 公司的Cyclone 系列的EP1C6Q240C8，VHDL语言编程， 内设双向口，等精度测频模块，键盘编码扫描

模块等。测频模块的片外输入采

作者：孙林军 杨招弟 任战涛 指导老师：冯杰

（黄冈师范学院 物理科学于技术学院 孙林军 杨招弟 任战涛 黄冈 438000）

摘要：本设计以单片机和FPGA构成的最小系统为核心,以89C52单片机作为控

制中心，汇编语言编程。FPGA 主芯片是Altera 公司的Cyclone 系列的EP1C6Q240C8，VHDL语言编程， 内设双向口，等精度测频模块，键盘编码扫描

模块等。测频模块的片外输入采

作者：孙林军 杨招弟 任战涛 指导老师：冯杰

（黄冈师范学院 物理科学于技术学院 孙林军 杨招弟 任战涛 黄冈 438000）

摘要：本设计以单片机

摘 要

随着电子信息产业的不断发展，信号频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计通常是用很多的逻辑电路和时序电路来实现的，这种电路一般运行缓慢，而且测量频率的范围比较小。考虑到上述问题，本论文设计一个基于单片机技术的数字频率计。首先，我们把待测信号经过放大整形；然后把信号送入单片机的定时计数器里进行计数，获得频率值；最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示。本文从频率计的原理出发，介绍了基于单片机的数字频率计的设计方案，选择了实现系统得各种电路元器件，并对硬件电路进行了仿真。

关键字：单片机，频率计，测量

I

目录

第1章 第2章

引言 ................................................................................................................. 1 方案论证 ......................................................................................................... 2

2.1 数字频率计设计的几种方案

内蒙古科技大学

本科生毕业设计说明书（毕业论文）

题 目：等精度数字频率计的设计

内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）

等精度数字频率计的设计

摘 要

本设计课题为基于FPGA和单片机的等精度数字频率计的设计。在本设计中，采用先进的自上而下的设计方法，以AT89C52单片机作为系统的主控部件，实现整个电路的信号控制、数据运算处理等功能；一片现场可编程逻辑器件FPGA（Filed Programmable Gate Array）芯片FLEX EPF10K20RC208-4完成各种时序逻辑控制、计数功能。在数字硬件电路EDA设计平台MAX+plusⅡ上，使用硬件描述语言VHDL编程完成了FPGA内部的数字硬件电路设计、编译、调试、仿真和下载。

本文详细论述了等精度数字频率计的测频原理、硬件电路的组成、设计和单片机软件编程设计。其中硬件电路包括键盘控制模块、显示模块和测量模块，键盘模块通过对六只按键的选择实现了除测频功能外的周期、脉宽、占空比测量等功能的选择;显示模块采用动态显示方式，节省了FPGA内部大量资源;AT89C52单片机的软件编程采用灵活易读的C语言。本设计将AT89C52单片机的控制灵活性和FPGA芯片的现场可编程性

等精度数字频率计的设计

（Design of equal precision digital frequency meter）

作者： 李欢 （电子工程学院 光信息科学与技术 1103班） 指导教师：惠战强

摘要：伴随着集成电路(IC)技术的发展，电子设计自动化(EDA)逐渐成为重要的设计手段，已经广泛应用于模拟与数字电路系统等许多领域。电子设计自动化是一种实现电系统或电子产品自动化设计的技术，它与电子技术、微电子技术的发展密切相关，它吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果，以高性能的计算机作为工作平台，促进了工程发展。

数字频率计是一种基本的测量仪器。它被广泛应用于航天、电子、测控等领域。采用等精度频率测量方法具有测量精度保持恒定，不随所测信号的变化而变化的特点。本文首先综述了EDA技术的发展概况，FPGA/CPLD开发的涵义、优缺点，VHDL语言的历史及其优点，然后介绍了频率测量的一般原理。 关键字：电子设计自动化；VHDL语言；频率测量；数字频率计

Abstract

The Electronic Design Automation (EDA) technology has become an important design m

2014-2015学年第1学期

课程设计

题目：基于FPGA的等精度数字频率计设计 姓名：***

学号：201295014220 班级：电气六班

摘 要

伴随着集成电路(IC)技术的发展，电子设计自动化(EDA)逐渐成为重要的设计手段，已经广泛应用于模拟与数字电路系统等许多领域。电子设计自动化是一种实现电系统或电子产品自动化设计的技术，它与电子技术、微电子技术的发展密切相关，它吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果，以高性能的计算机作为工作平台，促进了工程发展。

数字频率计是一种基本的测量仪器。它被广泛应用与航天、电子、测控等领域。采用等精度频率测量方法具有测量精度保持恒定，不随所测信号的变化而变化的特点。本文首先综述了EDA技术的发展概况，FPGA/CPLD开发的涵义、优缺点，VHDL语言的历史及其优点，概述了EDA软件平台QUARTUSⅡ；然后介绍了频率测量的一般原理，利用等精度测量原理，通过FPGA运用VHDL编程，利用FPGA(现场可编程门阵列)芯片设计了一个8位数字式等精度频率计，该频率计的测量范围为0-100MHZ,利

武汉理工大学《FPGA原理及应用》课程设计说明书

课程设计任务书

学生姓名： 高增礼 专业班级： 通信1104 指导教师： 陈适 工作单位： 信息工程学院

题 目: 采用测频原理的数字频率计 要求完成的主要任务:

1. 采用测频法，设计一个4位十进制数字显示的数字频率计 2. 其测量的范围为1~9999KHz

课程设计进度安排

序 阶段内容 号 1 2 3 4

所需时间 1天 2天 1天 1天 方案设计 软件设计 系统调试 撰写报告 合 计 5天 指导教师签名： 年 月 日

系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

I

武汉理工大学《FPGA原理及应用》课程设计说明书

目 录

摘 要 .................................................................................................... ........................I

第二章 数字频率计的设计

第一节 数字频率计的基本原理

频率计是对信号的频率进行测量并显示测量结果。对频率的测量有多种方式，采用数字计数的方法进行测量，数字计数测量精度较高，且性能比较稳定，容易实现。

一、测量原理

频率为单位时间内信号的周期数。对脉冲信号而言，其频率为一秒钟内的脉冲个数；计数器在一秒钟内对脉冲信号进行计数，计数的结果就是该信号的频率。只要计数结果以十进制方式显示出来，就是最简单的频率计。如图2.1.1所示，被测脉冲信号为X，在T1时刻出现一个脉冲宽度为一秒的闸门脉冲信号P，用闸门脉冲P取出一秒时间内的输入脉冲信号X形成计数脉冲Y，计数器对计数脉冲信号Y进行计数；计数的结果（频率值）在T2时刻被锁存信号S控制，锁存到寄存器，并通过译码器、显示器把并率显示出来。在T3时刻计数器被清除信号R清零，准备下一次的计数，一次测量结束。

1

图2.1.1 频率器的测量原理

显示数值在T2时刻更换，S脉冲信号的周期为显示时间，其大小反映显示值的变化快慢。

显示时间Tx为：

Tx=T3-T2+（0~2） （秒）

可见，改变T3-T2的值可调节显示时间，通常T3是通过T2的延时而得，通过调节延时时间来调节显示时间。

二、方案框图

频率计的框图如图2.1.2，由六部

数字频率计

特别说明

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数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

数字频率计

基于

vhdl语言直接测频法频率计设计

一.设计原理

频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。测频法就是在确定的闸门时间Tw内，记录被测信号的脉冲个数Nx，则被是信号的频率为fx=Nx/Tw 。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，即闸门时间为1 s。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长，则每测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测得的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。一般取1 s作为闸门时间。

原理图：

原理图

设计框图：

基准时钟 产生一秒闸门信号 待测信号 十进制 计数器 数据 锁存 动态 显示 译码 显示

设计框图

二．系统分析

1

1．顶层文件。用于集成各个模块的进程，定义输入输出端口。

2．控制模块。控制十进制计数器的计数及锁存器的工作，当计数器停止计数，则锁存器接收计数器的计数数据。

3．计数器。由于需要使用数码管显示频率，所以采用的是十进制可清零、具有使能功能的计数器模块。

4．锁存模块。接受七个计数器信号中的四个进行锁存。

5．译码

重庆师范大学

期末考核提交材料

课程名称：院 系：时 间：专 业：电子信息科学与技术（职教师资）年 级：培养层次：学生姓名：学 号：成 绩：

EDA原理及应用 物理与电子工程学院 2012—2013学年度第2学期 2011级 本 科

基于QuartusⅡ设计的频率计

摘要：计数器在数字电路中有着广泛的应用，现提出一种计数器设计穿插在电

子电路设计的教学方法，使学生能够快速地根据现有的数字电路知识转化到EDA的应用。

关键词 频率计；电子设计自动化；Verilog

0 引言：随着EDA技术的发展和应用领域的扩大，EDA技术在电子信息、通信、

自动控制及计算机应用等领域的重要性日益突出。同时，随着技术市场对EDA技术需求的不断提高，产品的市场效率和技术要求也必然会反映到数学和科研领域中来。以最近的十届全国大学生电子设计竞赛为例，涉及EDA技术的赛题从未缺席过。对诸如斯坦福大学、麻省理工学院等美国一些著名院校的电子与计算机实验室建设情况的调研表明，其EDA技术的教学与实践的内容也十分