简易数字频率计课程设计_czh

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1、河南科技大学课程设计说明书课程名称现代电子系统课程设计题目简易数字频率计设计学院＿＿电子信息工程学院＿＿＿班级＿电信科083班＿＿学生姓名＿＿＿陈真淮＿＿＿＿指导教师＿＿齐晶晶、张雷鸣＿＿＿日期＿2011年12月16日＿＿31课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称现代电子系统课程设计学生姓名陈真淮专业班级电信科083设计题目简易数字频率计设计一、课程设计目的掌握高速AD的使用方法；掌握频率计的工作原理；掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法；了解基于FPGA的电子系统的设计方法。二、设计内容、技术条件和要求设计一个具有如下功能的简易频率计。（1）基本要求：a．被

2、测信号的频率范围为1～20kHz，用4位数码管显示数据。b．测量结果直接用十进制数值显示。c．被测信号可以是正弦波、三角波、方波，幅值1～3V不等。d．具有超量程警告（可以用LED灯显示，也可以用蜂鸣器报警）。e．当测量脉冲信号时，能显示其占空比（精度误差不大于1%）。（2）发挥部分a．修改设计，实现自动切换量程。b．构思方案，使整形时，以实现扩宽被测信号的幅值范围。三、时间进度安排布置课题和讲解：1天查阅资料、设计：4天实验：3天撰写报告：2天四、主要参考文献何小艇《电子系统设计》浙江大学出版社2008.1潘松黄继业《EDA技术实用教程》科学出版社2006.10指

3、导教师签字：2011年11月28日31现代电子系统设计课程设计说明书摘要数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它不仅可以测量正弦波、方波和尖脉冲信号的频率，还能对占空比、周期、幅值、脉冲宽度等多种物理量进行测量。本设计用VHDL语言在FPGA器件上实现数字频率计测频系统，能够用十进制数码显示频率范围为0-20KHZ被测信号的频率；能够测量正弦波、方波和三角波等信号的频率，并实现自动量程切换；能够测量的信号的占空比。结合GW48实验教学系统特定硬件资源，通过五个功能模块的实现整个系统的设计，分别是：模数转换模块：将信号发生器输入的模拟

4、信号通过AD0809转化成数字信号。信号整形模块：将正弦波、三角波信号转换为方波信号。频率测量及报警模块：利用直接测频法和测周期法完成被测信号的频率测量。当被测信号的频率超过量程时能实现报警功能。占空比测量模块：本设计通过测信号的脉冲宽度间接实现占空比的测量。显示模块：为了提高人机交互的方便性及设备的利用率，设置显示控制电路用来控制频率值和占空比值的交换显示。采用VDHL编程设计实现的数字频率计，除被测信号的模数转换部分、键输入部分和数码显示部分以外，其余全部在一片FPGA芯片上实现，整个系统非常精简，而且具有灵活的现场可更改性。在不更改硬件电路的基础上，对系统进行

5、各种改进还可以进一步提高系统的性能。因此，该数字频率计具有具有高速、精确、可靠、功耗低、抗干扰性强和现场可编程等优点。关键词：频率计、FPGA、频率测量、占空比、直接测频法31现代电子系统设计课程设计说明书目录一任务解析51.1设计目标51.2性能指标51.3系统原理框图5二系统方案论证52.1方案比较52.2方案论证8三系统结构83.1系统组成83.2系统运行原理9四模数转换模块94.1AD0809工作原理94.2转换控制模块104.3仿真验证11五信号整形模块115.1整形电路原理125.2仿真验证12六占空比测量模块126.1占空比测量原理126.2仿真验证1

6、3七频率测量及报警模块147.1频率测量原理147.2测频模块设计157.3仿真验证12八显示模块168.1锁存于显示电路168.2显示控制电路178.3仿真验证17九结果与总结189.1系统仿真189.2硬件验证189.3设计总结19十心得体会20附录A系统原理框图21附录B管脚连接图22附录CVHDL源程序2331现代电子系统设计课程设计说明书一任务解析1.1设计目标本次课程设计的任务是设计一个简易数字频率计。用它可以测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。简易数字频率计可实现用十进制数字显示被测信号频率，具有超量程警告的功能，并能显示其占空比。经

7、过修改设计后，实现自动切换量程和跳变阈值自动进行调节。同时通过本次课程设计掌握高速AD的使用方法，掌握频率计的工作原理，掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法，了解基于FPGA的电子系统的设计方法。1.2性能指标频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能可以实现自动切换量程，使整形时，以实现扩宽被测信号的幅值范围。此次数字频率计要达到的基本要求有：被测信号的频率范围为1～20kHz；测量结果直接用十进制数值表示，并用4位数码管显示数据；被测信号可以是正弦波、三角波、方波，幅值1～3V不等；具有超量程警告，可以用LED灯显示，也