精度频率计.docVIP

数字系统设计实践 ——等精度频率测量技术 学 院： 专 业： 成 员： 学 号： 指导教师 完成日期 摘要： 频率计的主要功能是准确测量出待测频率的频率、周期、脉宽及占空比。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。 CPLD/FPGA芯片难以实现。因此，我们选择单片机和CPLD/FPGA的结合来实现。电路系统原理框图如图所示，其中单片机完成整个测量电路的测试控制，数据处理和显示输出；CPLD/FPGA完成各种测试功能；键盘信号由AT89C51单片机进行处理，它从CPLD/FPGA读回计数数据并进行运算，向显示电路输出测量结果；显示器电路采用七段LED动态显示，由8个芯片74LS164分别驱动数码管。 FPGA的实现 频率计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。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1s。闸门时间也可以大于或小于1s。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，测得频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。 在同步控制门的作用下，产生一个与被测信号同步的闸门信号来改进低频段测量的不准确性。由于同步控制门的同步作用，事件记录器记录的Nx值不存在误差，但时钟信号与闸门信号无确定的相位关系，时间记录器记录的N0值存在±1的误差。 2.2方案说明： 输入端： 显示器清零端clr 外部被测信号Fx 输出端： 以十进制的形式显示被测信号的频率 误差估计: 误差与被测频率fx无关，这就是等精度测量方法。 |误差|=1/(T*fs)≤0.1%，预闸门脉宽T为1s，fs为10KHz，误差约为万分之一。 同步电路 同步化后的 闸门脉冲Q 系统设计 3.1系统模块： 1.输入模块： 图2-4 模块说明： Res系统清零端 Fx由信号发生器产生被测的方波信号 Fc芯片外时钟发生器，根据误差要求设定为10KHz 分频器模块： 图2-5 模块说明： 由Fc作为时钟脉冲，仿照单片机的延时电路和计数器，Tc=1/10000s，跳10K下控制输出翻转一下，从而产生脉宽为1s的门控信号。 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity fenpin is port( clk,nr: in std_logic; clk1: out std_logic); end fenpin; architecture a of fenpin is signal f: integer range 0 to 1048575; signal c: std_logic; begin process (clk,nr) begin if nr = 1 then f=0;c=0; elsif (clkevent and clk = 1)then if f9999 then f=f+1; else f=0; c= not c; end if; end if; end process; clk1=c; end a; 同步电路模块： 图2-6 模块说明： 产生同步的闸门脉冲信号。 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity dchufa is port( cp,n: in std_log