基于fpga的等精度频率计设计

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1、III基于FPGA的等精度频率计设计摘要频率计是实验室和科研、生产中最常用的测量仪器之一。本文设计了一种基于FPGA芯片设计的等精度频率计。对传统的精度测量方法进行了改进，采用SOPC设计技术和基于NIOSII嵌入式软核处理器的系统设计方案，通过在FPGA芯片上配置NIOSII软核处理器进行数据运算处理，利用液晶显示器对测量的频率进行实时显示，可读性好。整个系统在一片FPGA芯片上实现，系统测量精度高，实时性好，具有灵活的现场可更改性。本频率测量仪是以Altera公司生产的CycloneII系列EP2C35F672C6器件为核心实现高精度计数功能。整个电路采用模块化设计，调试制作方便。经过

2、仿真并下载验证，能够实现等精度测频功能，频率测量范围为1Hz~200MHz。关键词：等精度，频率计，FPGA，SOPC，NiosIIIIIDesignofEqualPrecisionFrequencyMeterBasedonFPGAABSTRACTFrequencymeterisoneofthemostcommonlyusedmeasuringinstrumentswhichcanbeusedinlaboratory,scientificresearchandproduction.AnequalprecisionfrequencymeterdesignedbasedonFPGAisintr

3、oducedinthisarticle,whichusedVery-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguagetoimplementfunctionmoduleinfrequencymeterbaseontraditionalfrequencymeasurement.SOPCdesigningtechniqueandsystemdesigningplanbasedonNiosIIsoftcoreCPUareusedinthedesign.ItalsoadoptsNiosIIsoftcoreCPUasdataprocessin

4、gunit,usesLCD1602equipmenttodisplayfrequencyinreal-time.ThewholesystemisintheimplementationofaFPGAchip.Soithasahigh-precisionmeasurement,real-timeandflexiblechangeofscene.ThefrequencymeterisbasedonCycloneIIEP2C35F672C6Alteradeviceasthecoretoachievehigh-precisioncounting.Becauseofthemodulardesignof

5、thiscircuit,itisfacilitatetodebug.Afterthesimulation,anddownloadstheconfirmation,canrealizeequal-precisionfrequencymeasurementfunction.Therangeoffrequencymeasurementisfrom1Hzto200MHz.KEYWORDS：equalprecisionmeasurement,frequencymeter,FPGA,SOPC,NiosIIIII目录摘要IABSTRACTII1绪论11.1课题提出的背景11.2课题选择意义12EDA/S

6、OPC技术简介32.1EDA的具体开发流程32.1.1设计输入32.1.2综合32.1.3适配42.1.4仿真42.1.5编程下载和硬件测试42.2NIOSIIIDE简介42.2.1工程管理器52.2.2编辑器和编译器62.2.3调试器62.2.4闪存编程器73系统方案选择83.1频率测量方案选择83.1.1直接测频法83.1.2间接测频法83.1.3等精度测频93.2基于单片机的测频方案103.3基于FPGA的测频方案114等精度频率计的单元模块设计134.1放大整形模块设计134.2标准信号产生模块设计144.3FPGA芯片模块设计154.3.1D型触发器的设计154.3.2计数器的设

7、计174.3.3锁存器的设计204.3.4NIOSII软核CPU的配置22III4.4LCD液晶显示模块255系统综合与测试265.1等精度计数模块265.2系统综合275.3软件编写与测试285.4系统的扩展325.4.1分频器设计325.4.2选择器设计355.5系统测试376总结40致谢41参考文献42III41基于FPGA的等精度频率计设计1绪论1.1课题提出的背景现代数字系统的设计离不开仪器，比如数字示波器、逻