【正文】 測(cè)量計(jì)算、數(shù)據(jù)鎖存和送顯。頻率計(jì)主要用于測(cè)量正弦波、矩形波、三角波和尖脈沖等周期信號(hào)的頻率值及脈沖的占空比。 l 選擇顯示模塊：設(shè)置一個(gè)二選一電路，通過一個(gè)按鍵控制四位數(shù)碼管顯示的內(nèi)容是頻率還是占空比。有計(jì)數(shù)法和計(jì)時(shí)法等，具體的方案論證將在下面進(jìn)行。l 比較整形模塊：將A/D轉(zhuǎn)換出來的數(shù)字信號(hào)通過比較，高于閾值的為1低于閾值的為0從而將八位數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖便于頻率計(jì)算。在本文中，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)簡易數(shù)字頻率計(jì)。將使整個(gè)系統(tǒng)大大簡化。數(shù)字頻率計(jì)是數(shù)字電路中的一個(gè)典型應(yīng)用，實(shí)際的硬件設(shè)計(jì)用到的器件較多，連線比較復(fù)雜，而且會(huì)產(chǎn)生比較大的延時(shí)，造成測(cè)量誤差、可靠性差。b．構(gòu)思方案，使整形時(shí)，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)寬被測(cè)信號(hào)的幅值范圍。e．當(dāng)測(cè)量脈沖信號(hào)時(shí)，能顯示其占空比（精度誤差不大于1%）。c．被測(cè)信號(hào)可以是正弦波、三角波、方波，幅值1～3V不等。（1）基本要求： a．被測(cè)信號(hào)的頻率范圍為1～20kHz，用4位數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。河南科技大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書課程名稱 ＿ 現(xiàn)代電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)＿＿題 目 ＿ 簡易數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì) ＿學(xué) 院 ＿＿電子信息工程學(xué)院＿＿＿＿班 級(jí) ＿ ＿學(xué)生姓名 ＿＿ ＿＿＿＿＿指導(dǎo)教師 ＿＿＿ ＿＿＿日 期 ＿＿＿2011年12月16日 ＿＿課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（指導(dǎo)教師填寫）課程設(shè)計(jì)名稱 現(xiàn)代電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 設(shè)計(jì)題目 簡易數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì) 一、 課程設(shè)計(jì)目的掌握高速AD的使用方法；掌握頻率計(jì)的工作原理；掌握GW48_SOPC實(shí)驗(yàn)箱的使用方法；了解基于FPGA的電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)條件和要求設(shè)計(jì)一個(gè)具有如下功能的簡易頻率計(jì)。b．測(cè)量結(jié)果直接用十進(jìn)制數(shù)值顯示。d．具有超量程警告（可以用LED燈顯示，也可以用蜂鳴器報(bào)警）。（2）發(fā)揮部分a．修改設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換量程。三、 時(shí)間進(jìn)度安排布置課題和講解：1天 查閱資料、設(shè)計(jì)：4天實(shí)驗(yàn)：3天 撰寫報(bào)告：2天四、 主要參考文獻(xiàn)何小艇 《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 浙江大學(xué)出版社 潘松 黃繼業(yè) 《EDA技術(shù)實(shí)用教程》 科學(xué)出版社 指導(dǎo)教師簽字： 2011年 11月 28日 4 現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書摘 要頻率計(jì)是數(shù)字電路中的一個(gè)典型應(yīng)用，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(cè)量儀器，頻率測(cè)量在科技研究和實(shí)際應(yīng)用中的作用日益重要。隨著復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）的廣泛應(yīng)用，以EDA工具作為開發(fā)手段，運(yùn)用VHDL語言。提高整體的性能和可靠性。主要分為如下幾個(gè)部分：l A/D模塊： 用VHDL語言寫一個(gè)狀態(tài)機(jī)，控制ADC0809芯片正常工作，使輸入的被測(cè)模擬信號(hào)經(jīng)過ADC0809芯片處理，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。 l 頻率測(cè)量模塊：常用的頻率測(cè)量方法有很多。l 占空比計(jì)算模塊：計(jì)算脈沖波占空比，具體的方案論證將在下面進(jìn)行。 關(guān)鍵詞：數(shù)字頻率計(jì)、模塊、占空比、數(shù)字信號(hào)、測(cè)量、閾值目 錄任務(wù)解析……………………………….……………………3總體方案與比較論證…………………………………………4方案選擇………………………………………………………6頻率測(cè)量方法方案論證….………………..…………….……6系統(tǒng)結(jié)構(gòu)….……...…....……...…………….…………….……9A/D模塊設(shè)計(jì)……………….……..…………………………10比較整形模塊設(shè)計(jì)……………………….…………………..12頻率測(cè)量模塊設(shè)計(jì)…………………………………………..13占空比計(jì)算模塊設(shè)計(jì)………………………………………..14選擇顯示模塊設(shè)計(jì)………………………………………......15硬件驗(yàn)證……………………...……………………………...16誤差分析…………………………………...………………...17心得體會(huì)…………………………..….……………………...18參考文獻(xiàn)……………………………………………...………19任務(wù)解析本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是利用VHDL語言設(shè)計(jì)一個(gè)簡易數(shù)字頻率計(jì)。其擴(kuò)展功能可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換量程，使整形時(shí)，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)寬被測(cè)信號(hào)的幅值范圍。就完成了頻率計(jì)的基本功能，控制選擇用來實(shí)現(xiàn)頻率的計(jì)算頻率和計(jì)算占空比功能的選擇。二、率范圍分二檔：Hz檔 和kHz檔a．被測(cè)信號(hào)的頻率范圍為1～20kHz，用4位數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。c．被測(cè)信號(hào)可以是正弦波、三角波、方波，幅值1～3V不等。e．當(dāng)測(cè)量脈沖信號(hào)時(shí)，能顯示其占空比（精度誤差不大于1%）。b．構(gòu)思方案，使整形時(shí)，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)寬被測(cè)信號(hào)的幅值范圍總體方案與比較論證數(shù)字頻率計(jì)在具體是現(xiàn)實(shí)時(shí)，可以采用單片機(jī)或者FPGA來實(shí)現(xiàn)，具體有如下方案：方案一：采用FPGA與單片機(jī)為核心來實(shí)現(xiàn)，可以利用FPGA來實(shí)現(xiàn)在單片機(jī)系統(tǒng)中的計(jì)數(shù)部分。簡單原理圖如圖2圖2方案二：分離元件設(shè)計(jì)方案：本方案利用大量數(shù)字芯片，通過各種邏輯關(guān)系構(gòu)成，但由于芯片無編程性，實(shí)現(xiàn)難度較大，只能完成部分功能，同時(shí)電路復(fù)雜。方案三：全部利用FPGA來實(shí)現(xiàn)，即利用FPGA產(chǎn)生時(shí)鐘。缺點(diǎn)是硬件較為復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)控制相對(duì)復(fù)雜。方案二在理論上和現(xiàn)有的硬件基礎(chǔ)上都能實(shí)現(xiàn)，但是復(fù)雜度高因此也不能用。頻率測(cè)量方法方案論證數(shù)字頻率測(cè)量的基本原理是用一個(gè)頻率穩(wěn)定度高的頻率源作為基準(zhǔn)時(shí)鐘，對(duì)比測(cè)量其他信號(hào)的頻率。方案一： 計(jì)數(shù)法計(jì)數(shù)法是將被測(cè)信號(hào)通過一個(gè)定時(shí)閘門加到計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法，如果閘門打開的時(shí)間為T，計(jì)數(shù)器得到的計(jì)數(shù)值為N1，則被測(cè)頻率為f=N1/T。如圖4所示。由N1的相對(duì)誤差可知，N的數(shù)值愈大，相對(duì)誤差愈小，成反比關(guān)系。當(dāng)T為某確定值時(shí)（通常取1s），則有f1=N1,而f=N，故有f1的相對(duì)誤差：δf1=(f1f)/f=1/f從上式可知f1的相對(duì)誤差與f成反比關(guān)系，即信號(hào)頻率越高，誤差越??；而信號(hào)頻率越低，則測(cè)量誤差