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江西理工大学应用科学学院 江西理工大学应用科学学院SOPC/EDA课程设计 江西理工大学应用科学学院 江西理工大学应用科学学院SOPC/EDA课程设计 PAGE PAGE # PAGE PAGE # 江西理工大学应用科学学院 S0PC/EDA综合课程设计报告 设计题目： 等精度频率计的设计 设计者： 金恒鑫 学 号： 08060109228 ? 班 级： 电气工程及其自动化092班 指导老师： 王忠锋 完成时间： 2012年1月6日 设计报告 综合测试 总评 格式 (10) 内容 (40) 图表 (10) 答辩 (20) 平时 (20) B录 TOC \o 1-5 \h \z \o Current Document 1绪论 4 第一章设计项目的分析 5 1.1设计原理 5 1.2设计要求 5 1.3设计思路 5 第二章项目工作原理及模块工作原理 6 2.1系统设计方案的选择 6 项目工作原理 6 \o Current Document 2.3频率测量模块 8 周期测量模块 9 脉宽测量模块 10 占空比测量模块 10 \o Current Document 第三章系统设计方案 11 3.1等精度数字频率计项目设计方案 11 3.1.1等精度数字频率计的原理 11 3.1.2等精度数字频率计主要由以下几个部分组成 12 3.1.3系统的基本工作方式如下 12 3.1.4CPLD/FPGA测频专用模块的VHDL程序设计 13 3.2测频/测周期的实现 13 \o Current Document 控制部件设 14 \o Current Document 3.4计数部件设计 14 3.5脉冲宽度测量和占空比测量模块设计如下图所示：14 3.5.1测量脉冲宽度的工作步骤 15 \o Current Document 第四章主要VHDL源程序 16 4.1 -等精度频率计测试模块（VHDL顶层文件DjDPU.VHD) .16 \o Current Document 测频、周期控制模块CONTRL.VHD 18 \o Current Document 计数模块 CNT.VHD 19 \o Current Document 自校/测试频率选择模块FIN.VHD 21 \o Current Document 测脉宽、占空比控制模块C0NTRL2.VHD 22 \o Current Document 计数器二频率切换模块GATE.VHD 24 \o Current Document 第五章项目硬件测试 25 \o Current Document 5.1硬件试验情况 25 \o Current Document 第六章设计总结 26 \o Current Document 附录一参考文献 27 1绪论 测量频率是电子测量技术中最常见的测量之一0不少物理量的 测量，如时间、速度等都涉及到或本身可转化为频率的测量。目前， 市场上有各种多功能、高精度、高频率的数字频率计，但价格不菲。 而在实际工程中，并不是对所有信号的频率测量都要求达到非常高 的精度。 目前，有三种常用的数字频率的测量方法：直接测量法（以下称 M法）、周期测量法（以下称T法）和综合测量法（以下称M/T法）。 M法是在给定的闸门时间内测量被测信号的脉冲个数，进行换算得出 被测信号的频率a T法是通过测量被测信号一个周期时间计时信号的 脉冲个数，然后换算出被测信号的频率。这两种测量法的精度都与被 测信号有关，因而它们属于非等精度测量法。而M/T法它通过测量 被测信号数个周期的时间，然后换算得出被测信号的频率，克服了 测量精度对被测信号的依赖性。M /T法的核心思想是通过闸门信号 与被测信号同步，将闸门时间t控制为被测信号周期长度的整数倍。 测量时，先打开预置闸门，当检测到被测信号脉冲沿到达时，标准 信号时钟开始计数。预置闸门关闭时，标准信号并不立即停止计数， 而是等检测到被测信号脉冲沿到达时才停止，完成被测信号整数周 期的测量。测量的实际闸门时间与预置闸门时间可能不完全相同，但 最大差值不超过被测信号的一个周期。 第一章设计项0的分析 1.1设计原理 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Is。闸门时间也可以大于或小于Is。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。 1.2设计要求 对于频率测试功能，测频范围为0.1 Hz~70 MHz;对于测频 精度，测频全域相对误差恒为百万分之一。 对于周期测试功能