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1、山东科技大学本科毕业设计（论文）开题报告题目基于VHDL数字频率计的设计学院名称机械电子工程学院专业班级测控技术与仪器2007-1班学生姓名学号指导教师填表时间：2011年3月17日（注意：填表时间要与大纲要求相一致）38填表说明1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。5.开题报告作
2、为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。38设计（论文）题目基于VHDL数字频率计的设计设计（论文）类型（划“√”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它√一、本课题的研究目的和意义数字频率计是电子设计、仪器仪表、资源勘测、计算机、通讯设备、音频视频等应用领域不可缺少的测量仪器,被广泛应用于航天、电子、测控等领域。在数字电路中，频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用；在CMOS电路系列产品中，频率计是用量最大、品种最多的产品。许多物理量的测量,如振动、转速等的测量都涉及到或可以转化
3、为频率的测量，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，频率的测量就显得更为重要。传统的数字频率计一般是由分离元件搭接而成，用到的器件较多，连线比较复杂，而且会产生比较大的延时，造成测量误差大、可靠性差。后来随着单片机的大规模的应用,出现了不少用单片机控制的频率测量系统。相对于以前用分离元件搭接起来的频率测量系统,单片机控制的频率测量系统在频率测量范围、频率测量精度和频率测量速度上都有了很大的提高。但由于单片机工作频率的限制、单片机内部计数器位数的限制等因素,由单片机控制的频率测量系统无法在频率测量范围、频率测量精度和频率测量速度
4、上取得重大突破。若再增加别的器件,以弥补单片机的不足,不仅会大大增加系统的复杂性,而且不利于系统的集成化。以EDA工具作为开发平台，运用VHDL语言，将使整个系统大大简化，从而提高整体的性能和可靠性。本课题采用的是等精度数字频率计，在一片FPGA开发板里实现了数字频率计的绝大部分功能,它的集成度远远超过了以往的数字频率计。又由于数字频率计最初的实现形式是用硬件描述语言写成的程序,具有通用性和可重用性。所以在外在的条件(如基准频率的提高,基准频率精度的提高)的允许下,只需对源程序作很小的改动,就可以使数字频率计的精度提高几个数量级。同时对于频率精度要求
5、不高的场合,可以修改源程序,使之可以用较小的器件实现,从而降低系统的整体造价。38一、本课题的主要研究内容（提纲）（1）测频模块的设计。这是本课题研究的核心内容，通过VHDL编程使FPGA完成对被测信号、标准信号的计数，及相应的数据处理从而求出被测信号的频率，由外部显示模块显示输出。（2）放大整形电路模块的设计。由运算放大器、电阻、电容等分离元件组成放大整形电路，能够把外部的正弦波、三角波、矩形波信号变为FPGA能够识别的矩形波信号以及去除外部噪声的干扰，从而由FPGA对其进行计数处理。（3）电源模块的设计。为FPGA开发板、LED显示电路、运算放大
6、器等器件提供相应的电压。（4）接口模块的设计。能够实现FPGA开发板对外部放大整形电路、及显示电路信号的输入输出。（5）人机交互界面的设计。主要包括键盘处理及显示电路两个部分。三、文献综述（国内外研究情况及其发展）纵观时间频率计量国内外发展现状,时间频率计量发展呈现如下特点:一是时间频率标准向两个方向发展,利用量子技术,不断提高频率基准的准确度;同时随着军事技术的需要,频率标准呈小型化化方向发展。二是时间频率标准的发展推动时间传递向多媒介、综合媒介方向发展;三是利用超导技术,建立短期频率稳定度绝对标准;四是利用欠采样技术和数字处理技术研究新型相位噪声
7、测量系统。时间频率计量技术研究主要从事各类时频测量仪器设备,特别是各种频率源长期特性、频率短期特性和GPS接收机定时、定位、校频等特性的检定、校准、测试工作。为国防军工、航天、武器型号等高科技领域做了大量的计量和测试服务工作。多年来我国在时间频率计量标准研制、建立和维护以及时间频率综合测试技等领域取得了一批系统先进、设计合理,并具有国内、国际先进水平的研制成果,主要有:频率综合器扩频技术,毫米波短稳检定装置,100MHz锁相晶振频标系统,GPS标准信号定时技术研究和系统建立,脉冲功率放大链相位噪声检定系统,GPS时间同步技术研究和标准系统建立,射频脉
8、冲序列稳定度测试系统等。这些课题的研制成功,不仅保证了我国航天事业对计量测试设备以及统一计量的需要,而且对促
