基于fpga与单片机控制技术结合的低频数字相位测量仪设计

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1、毕业设计题目：基于FPGA与单片机控制技术结合的低频数字相位测量仪设计系：电气与信息工程系专业：电信班级：0901学号：学生姓名：导师姓名：完成日期：2013年5月诚信声明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。作者签名：日期：年月日湖南工程学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：基于FPGA与单片机控制技术结合的低频数字相位

2、测量仪设计姓名包敏系别电气与信息工程专业电子信息班级0901学号指导老师熊卓列教研室主任刘望军一、基本任务及要求一）基本任务1）硬件设计：输入信号整形电路、单片机外围电路、显示电路；2）软件设计：数据采集模块的VHDL硬件描述语言实现、单片机控制程序。二）要求1）本设计本分为三大基本组成部分：数据采集电路、数据运算控制电路和数据显示电路。其功能为对两路输入正弦信号（1～5V范围内变化）进行频率和相位测量（相位测量绝对误差≤2）及数字显示（相位读数为0～359.9，分辨力为0.1），其频率测量范围：20Hz～20kHz。2）通过该项目设计，完成各单元模块的硬件设计，给出其设计过程和电路图；对

3、数据采集、单片机控制模块分别给出VHDL硬件描述语言实现的源程序和控制程序，并进行程序调试及电路的仿真、给出仿真结果。二、进度安排及完成时间：1月25日，指导指导老师布置任务、下达设计任务书；3月5日至3月16日，查阅资料、撰写文献综述及开题报告4月1日至4月24日，原理框图、总体方案设计4月25日至5月1日，硬件部分设计5月2日至5月15日，软件部分设计5月16日至5月底，撰写毕业设计说明书6月初，指导老师检查毕业设计说明书6月10日至6月15日，修改、装订毕业设计说明书、指导老师评阅6月15日至6月18日，毕业设计答辩I目录摘要VIAbstractVII第1章绪论-1-1.1课题研究的

4、背景-1-1.2本课题的主要研究工作-3-第2章主要理论及技术-4-2.1频率测量-4-2.2相位测量-5-2.3单门限电压比较器原理-6-2.3.1LM339介绍-6-2.4FPGA可编程控制技术-7-2.4.1FPGA器件的设计开发流程-7-2.4.2FPGA工作原理-8-2.4.3VHDL语言介绍-8-2.4.4QuartusII软件介绍-9-2.5AT80C51单片机介绍-10-第3章系统设计思路-11-3.1系统总体设计思路-11-3.2设计方案-11-第4章硬件设计-13-4.1信号整形电路的设计-13-4.2FPGA数据采集电路的设计-14-4.3单片机数据运算控制电路的设计

5、-15-4.4数据显示电路的设计-16-4.4.1LCD12864介绍-16-4.4.2基本特性-16-4.4.3管脚说明-16-4.4.4基本用途-17-4.4.5数据显示电路-17-第5章软件设计-18-V5.1FPGA数据测量电路-18-5.2分频器模块-19-5.3控制信号模块-20-5.4数据检测模块-22-5.5数据锁存模块-23-5.6数据选择模块-24-5.7FPGA数据测量模块总体设计-26-5.7单片机数据运算控制电路-27-结束语-30-参考文献-31-致谢-32-附录-33-FPGA数据采集程序-33-数据显示程序-36-硬件总电路图-40-V低频数字式相位测量仪的

6、设计摘要：基于过零检测法原理，以单片机89C51和可编程逻辑器件CPLD为核心，从数据采集﹑数据运算控制、显示等电路功能电路设计，实现了一个低频数字式相位测量仪系统。在此过程中，采用MCU与FPGA相结合的方案，将软件部分为数据采集、运算、控制和单片机控制显示两部分，充分发挥单片机具有的控制、运算能力强，FPGA数据采集速度快的特点来对实现各个模块功能进行程序设计，同时还对相关程序进行调试和仿真，验证了其可行性，使其性能接近最优。而对硬件电路设计包括采用施密特触发器组成的整形电路、显示电路、FPGA芯片及单片机外围电路等，实现了对频率信号频率、相位差的显示，同时配合系统完成数据采集、运算、

7、控制等功能。在上述基础上，本文还对有关频率信号的频率、相位测量技术及理论进行了研究和分析，对FPGA可编程芯片、单片机控制等的运用进行了学习，从而为课题研究奠定了理论基础。关键字：数据采集；单片机；FPGA；频率；相位差；VDesignofLow-frequencyDigitalPhaseMeasuringApparatusAbstract:Thisdesignusestheprincipleofzero-crossin