基于FPGA简易数字频率计设计.doc

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1、北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设计毕业设计基于FPGA的简易数字频率计设计学院：信息科学技术学院专业：姓名：指导老师：电子科学与技术黄锐填学号：职称：0601521013张应省黄相杰副教授助教中国·珠海二○一○年五月IV北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设计基于FPGA的简易数字频率计设计摘　　要本设计是基于FPGA的一个简易数字频率计，利用Verilog硬件描述语言设计实现了频率计内部功能模块，采用了等精度测量的方法，并结合NIOS软核CPU嵌入FPGA，构成SOPC系统，利用NIOS软核对数据浮点运算处理，管理人机交

2、换界面实时显示，跟传统FPGA+单片机的多芯片系统方案相比更加灵活，系统体积小和功耗小等优势，具备软硬件在系统可编程的功能。本设计测量频率的方法采用的是等精度测量法，相比直接测频法和测周法有精度更高的特点。前端信号输入调理采用宽带放大器AD811对微弱信号进行放大，经过比较器整形调理后，FPGA进行采用测量，系统实时性好，精度高。关键词：等精度频率计FPGANIOSVerilog40北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设计TheDesignOfSimpleDigitalFrequencyMeterBaseOnFPGAABSTRACT

3、ThedesignisbasedonFPGAdigitalfrequencyofasimpleplan,useVeriloghardwaredesignrealizedthefrequencyofinternalfunctionmodule,theaccuracyofthemeasurementmethod,etcNIOSandFPGA,softnuclearCPUembeddedsystems,usingtheSOPCconstituteNIOSsoftcheckdatamanagementman-machinefloatingpoi

4、ntcalculations,exchange,withreal-timedisplayinterfacechiptraditionalFPGA+MCUsolutions,systemismuchmoreflexiblethansmallvolumeandlowconsumption,haveadvantagesofhardwareandsoftwaresystemsinprogrammablefunctions.Thisdesignmethodofmeasuringfrequencybymeasuringmethodiscompare

5、dwithdirectfrequencymeasurementmethod,andthemeasuringaccuracyofZhouFaYoucharacteristics.Front-endsignalinputbyAD811amplifiertorecuperatebroadbandamplification,weaksignalbycomparatorplastic,afterusingmeasurementsonFPGA,systemofgoodreal-time,highprecision.Keywords：Equalpre

6、cisionFrequencycounterFPGANIOSVerilog40北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设计目录摘　　要IABSTRACTII1概述12系统方案分析及比较选择32.1方案构想32.2方案比较及选用依据：43工作原理及其系统框图53.1计数式直接测频法53.2计数式直接测周期63.3等精度测量原理74硬件系统实现104．1硬件系统原理图104．1．1放大电路的选择104．1．2整形电路134．2FPGA控制电路154.2.1FPGA芯片选型154.2.2FPGA最小系统搭建164.3FPGA内部模块194.3

7、.1系统总体框图1940北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设计4.3.2同步预置模块204.3.3频率计数模块、时间计数模块214.3.4数据输出模块，计数器清零模块215软件系统实现235．1主程序框图235．2NiosII软核235．3．NIOS外部接口与内部介绍245．3．1nios软核原理框图245．3．2nios软核外部接口246遇到问题，分析问题，解决问题256．1输入阻抗问题256．2放大器选择问题257电路抗干扰措施268系统指标测试279结束语28参考文献29附录1：FPGA硬件描述语言代码30附录2：NIOSC

8、语言程序代码33谢辞4040北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设计1概述随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，特别是单片微机和片上可编程系统的出现和发展，使传统的电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化