【正文】 1 測量原理6 （24）將式（22）和（24）代入式（23），并整理得 （25）從公式（25）可以看出等精度算法產(chǎn)生的誤差和被測信號的頻率無關(guān)，僅與閘門時間和標(biāo)準信號頻率有關(guān)，從而實現(xiàn)整個頻率段的等精度測量[7]。 等精度測量誤差分析計數(shù)器對標(biāo)準信號的計數(shù)是，被測信號的計數(shù)是，標(biāo)準信號的頻率為，被測信號的頻率 （22）由式（22）可知，若忽略標(biāo)頻的誤差，則等精度測頻可能產(chǎn)生的相對誤差為 （23）其中為被測信號頻率的準確值。5預(yù)置閘門信號和實際閘門信號不相等，但兩者差值不會相差被測信號的一個周期。在測量過程中分別對被測信號和標(biāo)準信號同時計數(shù)。等精度頻率測量方法消除了量化誤差，可以在整個測試頻段內(nèi)保持高精度不變，其精度不會因被測信號頻率的高低而發(fā)生變化。 等精度頻率測量算法傳統(tǒng)的測頻方法有直接測頻法和測周法，在一定的閘門時間內(nèi)計數(shù)，門控信號和被測信號不同步，計數(shù)值會產(chǎn)生一個脈沖的誤差。被測信號的周期越長（頻率越低），則測得的標(biāo)準信號的脈沖數(shù)越大，則相對誤差越小。這種方法適合于高頻測量，信號的頻率越高，則相對誤差越小。（4）測量時間頻率計完成一次測量所需要的時間，包括準備、計數(shù)、運算、鎖存和復(fù)位時間。（3）數(shù)字顯示位數(shù)頻率計的數(shù)字顯示位數(shù)決定了頻率計的分辨率。 數(shù)字頻率計主要技術(shù)指標(biāo)[4]（1）頻率準確度一般用相對誤差來表示，即 （21）式中，為量化誤差（即個字誤差），是數(shù)字儀器所特有的誤差，當(dāng)閘門時間選定后，越低，量化誤差越大：為閘門時間相對誤差，主要有時基電路標(biāo)準頻率的準確度決定。3第2章 主要研究內(nèi)容 引言本章主要介紹數(shù)字頻率計的相關(guān)計數(shù)指標(biāo)，傳統(tǒng)的頻率測量方法和等精度測量方法，并且對等精度測量方法進行誤差分析，從而與傳統(tǒng)頻率測量方法對比，得到等精度測量方法的優(yōu)勢所在。第5章中，總體設(shè)計驗證。介紹了AT89C51單片機，LED數(shù)碼管，74LS244等相關(guān)硬件介紹。EasyFPGA030開發(fā)板，頻率計總體，計數(shù)器模塊，除法器模塊設(shè)計過程，并且給出它們的仿真結(jié)果。 本文結(jié)構(gòu)本文主要內(nèi)容如下：第2章中，介紹等精度頻率測量的理論基礎(chǔ)和設(shè)計方案。隨著科技發(fā)展，人們對頻率測量的進度要求越來越高，在此基礎(chǔ)上的等精度頻率計具有相當(dāng)重要的意義。在工程測量中不少物理量的測量，如時間測量，速度測量，速度控制等，都涉及到頻率測量。主門的另外一個輸入端為時基電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生的閘門脈沖。 頻率計主要由四個部分構(gòu)成：時基電路、輸入電路、計數(shù)顯示電路以及控制電路。頻率計又稱為頻率計數(shù)器，是一種專門對被測信號頻率進行測量的電子測量儀器。在計量實驗室中，頻率計被用來對各種電子測量設(shè)備的本地振蕩器進行校準。 在傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造企業(yè)中，頻率計被廣泛的應(yīng)用在產(chǎn)線的生產(chǎn)測試中。頻譜儀可以準確的測量頻率并顯示被測信號的頻譜，但測量速度較慢，無法實時快速的跟蹤捕捉到被測信號頻率的變化。由此而延伸的頻率測量是電子測量領(lǐng)域里的一項重要內(nèi)容[1]。頻率計在電子工程，資源勘探發(fā)揮著巨大作用，有條不紊地工作著，高效率地支配著系統(tǒng)的運行，是工程技術(shù)人員必不可少的測量工具。同時，Agilent科技公司還推出微波頻率計：53150A，53151A，53152A（頻率測量范圍最高可達46G）。Agilent科技公司成立于1939年，在電子測量領(lǐng)域也有著70多年的研發(fā) 1生產(chǎn)經(jīng)歷。以及微波頻率計CNT90XL（頻率測量范圍高達60G）。Pendulum Instruments公司常規(guī)頻率計型號主要有：CNT9CNT90、CNT8CNT85。Pendulum Instruments公司是一家瑞典公司，總部位于瑞典首都斯德哥爾摩。其中，歐美頻率計廠家所占有的市場份額最大。而實現(xiàn)等精度的算法主要是，在計數(shù)法和測周期法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型等精度頻率測量算法，主要原理是預(yù)置閘門信號頻率時隨著被測信號頻率的改變而改變，從而實現(xiàn)了等進度的測量。由于VHDL已成為IEEE標(biāo)準，目前的EDA工具可以使ASIC系統(tǒng)的行為、功能、算法用VHDL描述直接生成FPGA器件，使設(shè)計者將精力集中于設(shè)計構(gòu)思，提高了設(shè)計效率，同時也利于設(shè)計的分解、交流和重用。 ⅠAbstractAbstract: According to the principle of measurement etc precision, proposed based on FPGA digital frequency of design project progress. Introduces the principle of frequency measurement with etc precision and synchronous, and parative analysis the measurement precision and features with the traditional measuring method. With more than proved step frequency method with etc precision and synchronous has periodic advantage.Based on the ZhouLiGong pany production EasyFPGA030 development board, in integrated software development environment, using hardware VerilogHDL programming language to write counter module, divide module. With Synplify synthetically, with ModelSim simulation giving simulation results, Designer layout wiring. Using FlashPro download the design to development board.Use MUC and LED digital tube to show the measurement results. Use 74LS244 tristate buffers and transistor to amplify current that LED digital tube brighter. Use 74LS14 Schmitt toggle integration to plastic signal. Through simulation and download to the development board, can achieve the function of frequency measurement etc precision, Frequency measurement range from 1Hz to 1MHz. Proof of this scheme is feasible,Keywords: equal precision, frequency measurement, FPGA, Libero, HDLⅡ目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題背景 1 課題來源、目的和意義 2 本文結(jié)構(gòu) 3第2章 主要研究內(nèi)容 4 引言 4 數(shù)字頻率計主要技術(shù)指標(biāo)[4] 4 常用直接測頻的方法 5 等精度頻率測量算法 5 等精度測量誤差分析 6 總體設(shè)計 7 本章小結(jié) 7第3章 FPGA設(shè)計 9 引言 9 計數(shù)器模塊 11 分頻模塊 12 預(yù)置閘門模塊 13 實際閘門模塊 13 計數(shù)Nx模塊 14 計數(shù)Ns模塊 14 通信控制模塊 15 計數(shù)器各模塊連接詳圖 15 除法器模塊 16 除法控制器 17 除法運算器 19 通信信號轉(zhuǎn)換模塊 21 除法器各模塊連接詳圖 21 本章小結(jié) 22第4章 顯示及信號整形設(shè)計 24 引言 24 單片機顯示模塊 25 單片機顯示軟件件設(shè)計 28 單片機顯示硬件設(shè)計 29 信號整形模塊 30 本章小結(jié) 31第5章 總體設(shè)計驗證 32結(jié) 論 34致 謝 36參考文獻 37第1章 緒論 課題背景EDA(Electronic Design Automation——電子設(shè)計自動化)代表了當(dāng)今電子設(shè)計技術(shù)的最新發(fā)展方向，通過VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）硬件描述語言的設(shè)計，用FPGA（Field－Programmable Gate Array——現(xiàn)場可編程門陣列）來實現(xiàn)小型電子設(shè)備的設(shè)計，是開發(fā)儀器儀表的主流。經(jīng)過仿真下載驗證,能夠?qū)崿F(xiàn)等精度測頻功能，頻率測量范圍1Hz～1MHz，證明該設(shè)計方案切實。利用74LS244三態(tài)緩沖器和三極管對電流進行放大，使得LED數(shù)碼管更亮。基于周立功公司生產(chǎn)的EasyFPGA030開發(fā)板，,采用硬件編程語言VerilogHDL編計器模塊，除法器模塊，并且用Synplify進行綜合，ModelSim進行仿真并且給出它們的仿真結(jié)果，Designer進行布局布線，利用FlashPro和并口線下載到開發(fā)板