基于fpga數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)-文庫吧
2024-11-16 01:22 本頁面
【正文】 ............................................................................ 7 第四章 軟件設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 8 設(shè)計(jì)要求 ............................................................................................................... 8 模塊及模塊的功能 ............................................................................................... 8 第五章 基于 FPGA 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與仿真 ..................................................... 14 同步測周期頻率計(jì)的原理 ................................................................................. 14 數(shù)字頻率計(jì)的 VHDL 實(shí)現(xiàn) ................................................................................ 14 頻率計(jì)的仿真驗(yàn)證 ............................................................................................. 15 第六章 總結(jié)與展望 .................................................................................................... 16 致 謝 ........................................................................................................................... 17 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................... 18 緒論 1 第一章 緒論 背景 數(shù)字頻率計(jì)是一種基礎(chǔ)測量儀器，到目前為止已有 30 多年的歷史，早起設(shè)計(jì)師們追求 的目標(biāo)主要是擴(kuò)展測量范圍，再加上提高測量的精度、穩(wěn)定度等，這些也是人們衡量數(shù)字頻率計(jì)的技術(shù)水平，決定數(shù)字頻率計(jì)價(jià)格高低的主要依據(jù)。目前這些基本技術(shù)日 益完善，成熟。應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)可以輕松的將數(shù)字頻率計(jì)的測頻上限擴(kuò)展到微波頻段。 當(dāng)今數(shù)字頻率計(jì)不僅是作為電壓表、計(jì)算機(jī)、天線電廣播通訊設(shè)備、工藝工程自動(dòng)化裝置。多種儀表儀器與家庭電器等許多電子產(chǎn)品中的數(shù)據(jù)信息輸出顯示器反映到人們眼簾。集成數(shù)字頻率計(jì)由于所用元件投資體積小 、功耗低，且可靠性高，功能強(qiáng)，易于設(shè)計(jì)和研發(fā)，使得它具有技術(shù)上的實(shí)用性和應(yīng)用的廣泛性。 而從民族產(chǎn)業(yè)上來說，我們在這種產(chǎn)業(yè)中還落后于西方發(fā)達(dá)國家，這將會關(guān)系到民族產(chǎn)業(yè)的興衰。所以我們必須很重視當(dāng)前的情況。學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)以發(fā)展 本國的產(chǎn)業(yè)。 研究目的和意義 數(shù)字頻率計(jì)是計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器。隨著人們文化生活水平的提高，加上現(xiàn)在中國國力的上升，人民在不斷的追求高質(zhì)量生活的同時(shí)大都在密切的關(guān)注著我們的民族產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景。而頻率計(jì)的發(fā)在雖是一個(gè)極小部分但也可以反映出我國民族產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀。我國在很多的方面都已不是過去那個(gè)很貧窮落后的國家，但是關(guān)系著我們國計(jì)民生的民族產(chǎn)業(yè)的發(fā)展卻是不盡人意，不能不成為今天令人注目的焦點(diǎn)。 本論文主要講述了使用 FPGA 實(shí)現(xiàn)的數(shù)字頻率計(jì)，它采用 VHDL 語言編程，用 MaxplusII 集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行波形仿真，編譯，并下載到 FPGA 中。 正是因?yàn)閿?shù)字頻率計(jì)的應(yīng)用是如此的廣泛，才使得它的作用是如此的重要，所以更應(yīng)該去關(guān)注和研究。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 第 二 章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 在許多情況下，要對信號的頻率進(jìn)行測量，利用示波器可以粗略測量被測信號的頻率，精確測量則要用到數(shù)字頻率計(jì)。 設(shè)計(jì)目的 本設(shè)計(jì)與制作項(xiàng)目可以進(jìn)一步加深我們對數(shù)字電路應(yīng)用技術(shù)方面的了解與認(rèn)識，進(jìn)一步熟悉數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試的方法和步驟。 設(shè)計(jì) 內(nèi)容 數(shù)字頻率計(jì)的基本 原理 數(shù)字頻率計(jì)的主要功能是測量周期信號的頻率。頻率是單位時(shí)間（ 1S ）內(nèi)信號發(fā)生周期變化的次數(shù)。如果我們能在給定的 1S 時(shí)間內(nèi)對信號波形計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來，就能讀取被測信號的頻率。數(shù)字頻率計(jì)首先必須獲得相對穩(wěn)定與準(zhǔn)確的時(shí)間，同時(shí)將被測信號轉(zhuǎn)換成幅度與波形均能被數(shù)字電路識別的脈沖信號，然后通過計(jì)數(shù)器計(jì)算這一段時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，將其換算后顯示出來。這就是數(shù)字頻率計(jì)的基本原理 。 實(shí)際電路 對 100Hz 全波整流輸出信號的分頻采用 7 位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74HC4024 組成 100 進(jìn) 制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。計(jì)數(shù)脈沖下降沿有效。在 74HC4024 的 Q7 、 Q6 、 Q3 端通過與門加入反饋清零信號，當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出為二進(jìn)制數(shù) 1100100 （十進(jìn)制數(shù)為 100 ）時(shí)，計(jì)數(shù)器異步清零。 實(shí)現(xiàn) 100 進(jìn)制計(jì)數(shù)。為了獲得穩(wěn)定的分頻輸出，清零信號與輸入脈沖“與”后再清零，使分頻輸出脈沖在計(jì)數(shù)脈沖為低電平時(shí)保持一段時(shí)間（ 10mS ）為高電平 。 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 3 圖 4 數(shù)字頻率計(jì)電路圖 電路中采用雙 JK 觸發(fā)器 74HC109 中的一個(gè)觸發(fā)器組成 觸發(fā)器，它將分頻輸出脈沖整形為脈寬為 1S 、周期為 2S 的方波。從觸發(fā)器 Q 端輸出的信號加至控制門，確保計(jì)數(shù)器只在 1S 的時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)。從觸發(fā)器 端輸出的信號作為數(shù)據(jù)寄存器的鎖存信號。 被測信號通過 741 組成的運(yùn)算放大器放大 20 倍后送施密特觸發(fā)器整形，得到能被計(jì)數(shù)器有效識別的矩形波輸出，通過由 74HC11 組成的控制門送計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。為了防止輸入信號太強(qiáng)損壞集成運(yùn)放，可以在運(yùn)放的輸入端并接兩個(gè)保護(hù)二極管。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 頻率計(jì)數(shù)器由兩塊雙十進(jìn)制
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