基于fpga的数字频率计设计

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1、毕业设计（论文）立题卡课题名称基于FPGA四位十进制数字频率计设计出题人施敏课题表述（简述课题的背景、目的、意义、主要内容、完成课题的条件、成果形式等）数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器，它的基本功能是测量正弦信号、方波信号、尖脉冲信号以及其它各种单位时间内变化的物理量。当今国内外厂家生产的数字频率计在功能和性能方面都比较优良，而且还在不断发展中，但其结构比较复杂，价位也比较高，在测量精准度要求比较低的测量场合，使用这些数字频率计就不够经济合算。我所设计的这款数字频率计能够可靠实现频率显示功能，原理及

2、结构也比较简单，只是精准度稍差，所以可以运用到测量要求不高的场合，使用方便，成本也比较低廉。本次数字频率计设计，能测量普通（正弦、三角波等）信号频率，能够通过十进制数码显示器直观地反映被测信号的频率值，具备从1Hz~999MHz频率范围内的测频，并分4个档位测频：1、0Hz~9999Hz2、10KHz~99.9KHz3、100.0KHz~999.9KHz4、1.000MHz~999MHz。第二章进行了电路的原理分析和电路主体设计分析。第三章对设计进行了功能分析。第四章对硬件下载分析。课题来源科研课题类别毕业设计该课题对学生的

3、要求适合电子科学与技术、集成电路设计与集成系统专业的学生。教研室意见该课题数字频率计的设计，工作量及难易程度适中，符合专业培养目标和要求。教研室主任签名：______________________年________月________日学院意见同意立题（　　）　不同意立题（　　）　　教学院长签名：______________________年________月________日毕业设计（论文）任务书题目基于FPGA四位十进制数字频率计设计学生姓名学院电子信息与控制工程学院专业电子科学与技术班级电子信息工程05-1学号起讫日期

4、2009.2－2009.6指导教师丁超职称讲师在电子技术中，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。数字式频率计的测量原理有两类：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；二是间接测频法即测周期法，如周期测频法。直接测频法适用于高频信号的频率测量，通常采用计数器、数据锁存器及控制电路实现，并通过改变计数器

5、阀门的时间长短在达到不同的测量精度；间接测频法适用于低频信号的频率测量，本设计中使用的就是直接测频法，即用计数器在计算1S内输入信号周期的个数。数字频率计是数字电路中的一个典型应用，实际的硬件设计用到的器件较多，连线比较复杂，而且会产生比较大的延时，造成测量误差、可靠性差。随着现场可编程门阵列FPGA的广泛应用，以EDA工具作为开发手段，运用VHDL等硬件描述语言语言，将使整个系统大大简化，提高了系统的整体性能和可靠性。  采用FPGA现场可编程门阵列为控制核心，通过硬件描述语言VHDL编程，在QuartusII仿真平台上编

6、译、仿真、调试，并下载到FPGA芯片上，通过严格的测试后，能够较准确地测量方波、正弦波、三角波、矩齿波等各种常用的信号的频率，而且还能对其他多种物理量进行测量。课题的研究方法和技术路线研究方法：查找相关资料，进行实验。技术路线：1、方案设计选择2、计数器模块设计3、闸门控制模块设计4、逻辑控制电路设计5、锁存、译码显示模块设计6、功能分析7、硬件下载基　础　条　件软件：QuartusII硬件：GW48EDA试验箱参　考　文　献参　考　文　献[1]赵曙光、郭万有、杨颁华编著可编程逻辑器件原理、开发与应用［M］西安电子科技大学出

7、版社，2000。130~145[2]陈赜，主编朱如琪、罗杰、王建明，鲁放编著CPLD/FPGA与ASIC设计实践教程,科学出版社出版，北京。232~268[3]徐志军，大规模可编程逻辑器件及其应用［M］.成都：电子科技大学出版。[4]李辉编著PLD与数字系统设计[M].成都：电子科技大学出版。25~70[5]杜建国编著VerilogHDL硬件描述语言国防工业出版社。98~120[6]赵雅兴．FPGA原理、设计与应用［M］．天津：天津大学出版社，1999。[7]李景华，杜玉远．可编程逻辑器件与EDA技术［M］．沈阳：东北大学出

8、版社，2002。158~168[8]顾巨峰，周浩洋，朱建华基于可编程逻辑器件（Lattice）的多功能数字频率计［J］2002。66~79[9]付家才，EDA原理与应用化学工业出版社2001。88~100[10]Databook,2004ALTERA.89~110[11]刘宝琴,张芳兰