基于CPLD的等精度数字频率计开题报告

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1、电气与信息学院毕业设计（论文）开题报告基于CPLD的等精度数字频率计设计张香林电子0443张学敏********题目名称：报告人：专业班级：指导教师：5《基于CPLD的等精度数字频率计设计》开题报告一、课题的目的和意义1、研究目的建立基于CPLD数字频率计的模型、选择适宜的测量策略和显示方法，用MAX+PLUSⅡ工具在计算机上实现数字频率计系统的仿真控制，并对频率计进行仿真训练。获取开发经验，为更进一步的研究、开发数字频率计奠定良好的基础。采用当今电子设计领域流行的EDA技术，以CPLD为核心，配合AT89C51单片机，采用多周期同步测频原理，实现0.1HZ-50MHZ

2、信号频率的等精度频率测量。不但大大缩短开发研制周期，而且使本系统具有结构紧凑、体积小、可靠性高、测频范围宽、精度高等优点。2、研究意义随着电子技术的发展，当前数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。推动该潮流迅猛发展的引擎就是日趋进步和完善的设计技术。目前数字系统的设计可以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能要求，自伤而下的逐层完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，直到生成器件。这样可以大大缩短系统的设计周期，以适应当今品种多、批量小的电子市场的需求，提高产品的竞争能力。电子设计自动化（EDA）的关键技术之一是要求用形式化方法来描述数字系统的硬

3、件电路，即要用所谓硬件描述语言来描述硬件电路。所以硬件描述语言及相关的仿真、综合等技术的研究是当今电子设计自动化领域的一个重要课题。CPLD是一种新兴的高密度大规模可编程逻辑器件，它具有门陈列的高密度和PLD器件的灵活性和易用性，目前已成为一类主要的可编程器件。可编程器件的最大特点是可通过软件编程对其器件的结构和工作方式进行重构，能随时进行设计调整而满足产品升级。使得硬件的设计可以如软件设计一样方便快速，改变了传统数字系统及用单片机构成的数字系统的设计方法、设计过程及设计概念，使电子设计的技术操作和系统构成在整体上发生了质的飞跃。数字频率计是数字电路中的一个典型应用，实

4、际的硬件设计用到的器件较多，连线比较复杂，而且会产生比较大的延时，造成测量误差、可靠性差。随着复杂可编程逻辑器件（CPLD）的广泛应用，以EDA工具作为开发手段，运用VHDL语言。将使整个系统大大简化。提高整体的性能和可靠性。5二、文献综述电子测量技术中，频率测量作为基本的测量之一。工程中很多测量，如用振荡式方式测量、时间测量、速度测量、速度控制等，都涉及到频率测量，或可归结为频率测量。频率测量作为一种最基本的物理量，其测量问题等同于时间测量问题。因此频率测量的意义更加明显。随着科学技术与计算机应用的不断发展，以单片机作为核心的测量控制系统层出不穷。在被测信号中，较多的

5、是模拟和数字开关信号，此外还经常遇到以频率为参数的测量信号，例如流量、转速、晶体压力传感器以及经过参变量—频率转换后的信号等等。对于这些以频率为参数的被测信号，通常多采用的是测频法或测周法。即当被测信号频率较高时采用测频法，当被测信号频率较低时则采用测周法。对于频率变化较小的被测信号,采用测频或测周法的效果很满意,但当被测信号频率变化范围较大时,比如100Hz-100kHz，采用上述方法就很难满足在整个频率变化范围内都达到所要求的测量精度。由此可见,测频法或测周法只能对频率范围的两头频率实现较高精度的测量，而对于中间频率或变化范围较大的频率,不能同时都达到较高的测量精度

6、。如果要求只使用一种测量方法而对频率变化范围较大的信号都能达到同样的精度，就只能采用等精度频率测量技术。直接测频法是通过测量标准闸门时间内待测信号的脉冲数而计算出待测信号频率的，由于闸门时间通常不是待测信号周期的整数倍,因此存在最大±1的待测信号脉冲误差，只能在信号频率较高时采用；测周法是通过测量待测信号的周期并求其倒数而求得其频率的，在待测信号的一个周期内也存在最大±1的标准信号脉冲误差，只能在信号频率较低时采用。这两种频率测量方法都存在局限性,并难以实现宽频带、高精度测量。有别于直接测频和测周法，采用等精度测频方法，使整个测试频段内能够保持精度不变。等精度频率测量的

7、最大特点是：在整个被测频率范围内都能达到相同的测量精度，而与被测信号频率无关。虽然它的测量控制相对比较复杂，但如果在单片机控制测量系统中合理使用中断、定时计数器，以及正确准时读出计数器的值，那么句可以在不增加控制器件的情况下实现较高精度的等精度频率测量。等精度测频的方法是：采用频率准确的高频信号作为标准频率信号，保证测量的闸门时间为被测信号的整数倍，并在闸门时间内同时对标准信号脉冲和被测信号脉冲进行计数，实现整个频率测量范围内的测量精度相等,当标准信号频率很高，闸门时间足够长时，可实现高精度的频率测量。5三、研究（设计）内容和拟解决的关键