基于FPGA的等精度频率计的设计.doc

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时间:2020-05-18

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1、基于FPGA的等精度频率计设计摘要频率计是实验室和科研、生产中最常用的测量仪器之一。本文介绍了一种基于FPGA芯片设计的等精度频率计。对传统的等精度测量方法进行了改进,采用SOPC设计技术和基于NIOSII嵌入式软核处理器的系统设计方案,通过在FPGA芯片上配置NIOSII软核处理器进行数据运算处理,利用液晶显示器对测量的频率进行实时显示,可读性好。整个系统在一片FPGA芯片上实现,系统测量精度高,实时性好,具有灵活的现场可更改性。本频率测量仪是以Altera公司生产的CycloneII系列EP2C3

2、5F672C6器件为核心实现高精度计数功能。整个电路采用模块化设计,调试制作方便。经过仿真并下载验证,能够实现等精度测频功能,频率测量围为1HZ--200MHZ。关键词:等精度,频率计,FPGA,SOPC,NiosIIDesignofEqualPrecisionFrequencyMeterBasedonFPGAABSTRACTFrequencymeterisoneofthemostcommonlyusedmeasuringinstrumentswhichcanbeusedinlaboratory,sc

3、ientificresearchandproduction.AnequalprecisionfrequencymeterdesignedwithFPGAisintroducedinthisarticle.ItadoptsVery-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguagetoimplementfunctionmoduleinfrequencymeterbaseontraditionalfrequencymeasurement.SOPCd

4、esigningtechniqueandsystemdesigningplanbasedonNiosIIsoftcoreCPUareusedinthedesign.ItalsoadoptsNiosllsoftcoreCPUasdataprocessingunit,usesLCD1602equipmenttodisplayfrequencyinreal-time.ThewholesystemisintherealizationofaFPGAchip.Soithasahigh-precisionmeasu

5、rement,real-timeandflexiblechangeofscene.ThefrequencymeterisbasedonCycloneIIEP2C35F672C6Alteradeviceasthecoretoachievehigh-precisioncounting.Becauseofthemodulardesignofthiscircuit,itisfacilitatetodebug.Afterthesimulation,anddownloadstheconfirmation,canr

6、ealizeequal-precisionfrequencymeasurementfunction.Frequencymeasurementscopeis1--200MHZ.KEYWORDS:equalprecisionmeasurement,frequencymeter,FPGA,SOPC,NiosII目录摘要IABSTRACTII1绪论11.1课题提出的背景11.2课题选择意义12EDA及其开发平台简介32.1EDA的具体开发流程32.1.1设计输入32.1.2综合32.1.3适配42.1.4仿真

7、42.1.5编程下载和硬件测试42.2简介NIOSIIIDE42.2.1工程管理器52.2.2编辑器和编译器62.2.3调试器62.2.4闪存编程器73课题方案选择83.1频率测量方案选择83.1.1直接测频法83.1.2间接测频法83.1.3等精度测频93.2基于单片机的测频方案103.3基于FPGA的测频方案114基于FPGA等精度频率计的单元模块设计134.1放大整形模块设计134.2标准信号产生模块设计144.3FPGA芯片模块设计144.3.1D型触发器的设计154.3.2计数器的设计164

8、.3.3锁存器的设计194.3.4NIOSII软核CPU的设计204.4LCD液晶显示模块235系统综合及其测试245.1放大整形模块245.2等精度计数模块245.3整体系统255.4软件编写与测试275.5系统的扩展335.5.1分频器设计335.5.2选择器设计356总结38致39参考文献401绪论1.1课题提出的背景现代数字系统的设计离不开各种先进的仪器,比如数字示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪、信号发生器、数字频率计等。数字频率计是一种及其常用的

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