综合电子课程设计-基于FPGA的数字频率计

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1、基于FPGA的数字频率计系统综合电子课程设计　　--基于FPGA的数字频率计　班级：0410101班作者:同组:２０１３年１１月３日16基于FPGA的数字频率计系统目录1．实验内容及要求3２.实验原理3２.１频率测量原理3２.２周期测量原理3３.试验方案介绍3３.１系统整体逻辑框图3３.２测试信号源模块3３.３频率测试模块3３.４频率测试模块3３.４分频模块3３.４.1系统５０Ｍ时钟分频得到2HZ信号3３.４.２系统５０Ｍ时钟分频得到2MHZ信号3３.5频率周期测试切换模块3３.6系统显示模块34.FPGA的资源分配

2、介绍34.1FPGA的引脚资源分配34.2FPGA的系统资源占用情况35.课设收获及感想36.附录36.1Verilog语言程序源代码316基于FPGA的数字频率计系统基于FPGA的数字频率计系统1．实验内容及要求信号频率和周期测量信号：脉冲波；频率：1Hz～100KHz２.实验原理２.１频率测量原理测量频率的基本方法是在单位时间（如２s）内统计待测信号的周期数。本设计采用等精度测量法，使门控信号和被测信号同步，消除对被测信号计数产生的一个脉冲的误差，在测量过程中分别对被测信号和标准信号同时计数。测量的具体方法是：首

3、先给个闸门开启信号（预置闸门信号），此时计数器并不开始计数，而是等被测信号的上升沿到来时计数器才开始计数，然后预置闸门信号关闭信号（下降沿），计数器并不立即停止计数，而是等到被测信号上升沿来到时才停止计数，完成一次测量过程，过程如下图所示。图２.１频率测试原理设计时，采用门控信号为２S，因此，测得的标准信号Ns为1，故，被测信号Nx的值，即为实际的频率值，可以处理后直接显示。２.２周期测量原理　　测量周期的基本方法是在待测信号一个周期内对高频脉冲信号（如２MHz）进行计数。以待测信号作为闸门信号的开启，在待测信号的一

4、个周期内高电平的期间对２ＭＨＺ标准信号进行计数，计出来的数为Ｎ，对应的信号周期即为Ｎ，单位为微秒。16基于FPGA的数字频率计系统３.试验方案介绍３.１系统整体逻辑框图图３.１系统整体逻辑框图基于FPGA的数字频率计系统主要分为四大模块：测试信号源模块、频率测试模块、周期测试模块、分频模块、频率周期测试切换模块、显示模块。３.２测试信号源模块图３.２测试信号源测试信号源模块的输入信号为DE2开发板上的５０M时钟信号，通过计数分频方式获取，由开发板上的SW[０]、SW[１]、SW[２]SW[３]控制计数模块的数值，实现

5、不同频率信号的输入。分别是SW[０]控制输出１ＨＺ的待测信号，SW[１]控制输出５０ＨＺ的待测信号，16基于FPGA的数字频率计系统SW[２]控制输出１００ＨＺ的待测信号，SW[３]控制输出１００ＫＨＺ的待测信号。３.３频率测试模块图３.３频率测试模块注：Rest为复位信号，低电平有效，ｃｌｋ＿１ｓ为闸门启动信号，高电平有效。ｃｌｋ＿ｘ是计数信号。３.４频率测试模块图３.４周期测试模块注：Rest为复位信号，低电平有效，ｃｌｋ＿ｘ为闸门启动信号，高电平有效。ｃｌｋ＿２Ｍ是计数信号。16基于FPGA的数字频率计系统３.

6、４分频模块３.４.1系统５０Ｍ时钟分频得到2HZ信号通过将开发板上的50Ｍ信号分频，得到２hz的信号，用以产生闸门信号。　　图３.４.1分频模块３.４.２系统５０Ｍ时钟分频得到2MHZ信号通过将开发板上的50Ｍ信号先倍频到１００Ｍ，再对１００Ｍ进行５０分频，得到２hz的信号，用以产生计数信号。图３.４.2分频模块16基于FPGA的数字频率计系统３.5频率周期测试切换模块图３.5频率周期测试切换模块当待测信号的频率小于1KHZ时，系统选择当前周期测试数据有效；当待测信号的频率大于1KHZ时，系统选择当前频率测试数据有效

7、，并在系统试验板上以信号灯的亮灭作为当前周期显示和频率显示的标志。16基于FPGA的数字频率计系统３.6系统显示模块图３.6系统显示模块16基于FPGA的数字频率计系统4.FPGA的资源分配介绍4.1FPGA的引脚资源分配图4.1FPGA的引脚资源分配图4.2FPGA的系统资源占用情况图4.2FPGA的系统资源占用图5.课设收获及感想16基于FPGA的数字频率计系统这次课设之后，我发现虽然我现在已经大四，也学到了很多专业知识，但实际动手操作的能力还是太差了，很多学过的东西不知道怎么应用，对于相关的软件，以及器件的了解

8、程度还是很不够，不能把书上学会的东西灵活的应用到实际中。在课设的过程中，我还是学到了很多东西，这也要多谢那些无私的帮助我，指导我熟悉课设内容，加深对系统设计工作流程的理解，以及热心帮助我熟悉quartusII的使用，帮我解答设计中的各种问题的同学。通过这样一个系统的设计学习，让我能把自己的知识应用到实际中去，提高了我动手的能力，我真真正正的感觉