基于单片机及fpga的等精度测频系统设计

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1、论文原创性声明我以诚信声明：本人所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉纺织大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同学习的同学对本次写论文做的贡献均会在论文中作了明确的说明并表示了谢意。作者（签字）：签字日期：年月日版权使用授权书武汉纺织大学有权保存学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公开本学位论文的全部或部分内容，允许论文被查阅，可以向有关部门或机构送交并授权其

2、保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对于保密论文，按保密的有关规定进行法律处理。作者（签字）：签字日期：年月日指导老师（签字）：签字日期：年月日目录摘要III第一章概论11.1课题研究的目的和意义11.2测量原理11.3系统设计指标3第二章硬件电路设计32.1系统顶层电路设计32.2FPGA测频模块逻辑设计42.3单片机主控模块52.4外围电路设计6第三章软件设计83.1QuartusII概述83.2VHDL语言简介103.3频率计FPGA模块的顶层设计103.4频率计FPGA模块的仿真123.5单片

3、机的C语言编程13第四章系统测试144.1测频精度分析144.2实验测试数据15结束语17参考文献18致谢19摘要本文主要论述了利用FPGA（FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列）进行测频计数，单片机实施控制实现频率计的设计过程。该频率计利用等精度的设计方法，克服了基于传统测频原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而降低的缺点。等精度的测量方法不但具有较高的测量精度，而且在整个频率区域保持恒定的测试精度。设计中用一块FPGA芯片（型号为CycloneⅡ的EP2C5T144C8

4、N）完成各种时序逻辑控制、计数功能。在QuartusⅡ平台上，用VHDL语言编程完成了FPGA的软件设计、编译、调试、仿真和下载。用STC89C52RC单片机作为系统的主控部件，实现整个电路的测试信号控制，数据运算处理和控制数码管的显示输出。系统将单片机的控制灵活性及FPGA芯片的现场可编程性相结合，不但大大缩短了开发研制周期，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。文章详细论述了系统自上而下的设计方法及各部分硬件电路组成及单片机、FPGA的软件编程设计。使用杭州康芯KX-7C5T型

5、EDA实验开发与电子设计学习板为主的实验环境下，配合单片机最小系统对软硬件进行仿真和验证，达到了较高的测量精度和测量速度。关键词：FPGA，VHDL，频率计，单片机，STC89C52RCAbstractThispaperdiscussestheuseofFPGA(FieldProgrammableGateArray,fieldprogrammablegatearray)tomeasurethefrequencycount,singlechipimplementationofthecontroldesignproc

6、esstoachievefrequencymeter.Theuseofsuchprecisionfrequencymeterdesignwaystoovercomethetraditionalfrequencymeasurementbasedontheprincipleofthemeasurementprecisionfrequencymeterwithadeclineinthesignalfrequencydecreasesthedisadvantages.Andotherprecisionmeasuremen

7、tmethodnotonlyhashighaccuracy,butintheentirefrequencyregiontomaintainaconstanttestaccuracy.DesignusinganFPGAchip(modelcycloneIIofEP2C5T144C8N)completeavarietyoftemporallogiccontrolandcountingfunctions.IntheQuartusⅡplatform,completewithVHDL,FPGAprogrammingsoft

8、waredesign,compilation,debugging,simulation,and,download.SCMasasystemwithSTC89C52RCmaincontrolunit,theentirecircuitofthetestsignalcontrol,dataprocessingandcontroloperationsdigitaldisplayo