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1、為什么大部分人洗完澡照鏡子開題報告,標題數(shù)字杭州電子科技大學畢業(yè)設計開題報告題目學院專業(yè)姓名班級學號指導教師數(shù)字頻率計的設計與實現(xiàn)通信工程學院通信工程孔冬濱1208341412081423易志強一、綜述本課題國內外研究動態(tài),說明選題的依據(jù)和意義課題的意義在電子技術中,頻率是最基本的參數(shù)之一,并且與許多電參量的測量方案、測量結果都有十分密切的關系,因此,頻率的測量就顯得更為重要。近年來,在現(xiàn)代電子系統(tǒng)設計領域中,電子設計自動化已成為重要的設計手段。簡單的搭建電路已經(jīng)不適應大規(guī)模電路設計要求。EDA的可編寫程序設計硬件電路設計,可重
2、復下載的優(yōu)勢非常明顯。這樣做既可節(jié)省時間又能避免不必要的資源浪費。數(shù)字頻率計的設計,其功能是實現(xiàn)信號的頻率、周期、占空比以及脈寬等指標的測量,在電子測量、航海、探測、軍事等眾多領域的應用范圍廣泛。數(shù)字頻率計是數(shù)字電路中的一個典型應用,實際的硬件設計用到的器件較多,連線比較復雜,而且會產(chǎn)生比較大的延時,造成測量誤差、可靠性差。而采用FPGA現(xiàn)場可編程門陣列為控制核心,通過硬件描述語言VHDL編程,在QuartusII仿真平臺上編譯、仿真、調試,并下載到FPGA芯片上,通過嚴格的測試后,能夠較準確地測量方波、正弦波、三角波、矩齒波等
3、各種常用的信號的頻率,而且還能對其他多種物理量進行測量,并且將使整個系統(tǒng)大大簡化,提高了系統(tǒng)的整體性能和可靠性。本課題采用的是等精度數(shù)字頻率計,在一片F(xiàn)PGA開發(fā)板里實現(xiàn)了數(shù)字頻率計的絕大部分功能,它的集成度遠遠超過了以往的數(shù)字頻率計。又由于數(shù)字頻率計最初的實現(xiàn)形式是用硬件描述語言寫成的程序,具有通用性和可重用性。所以在外在的條件的允許下,只需對源程序作很小的改動,就可以使數(shù)字頻率計的精度提高幾個數(shù)量級。同時對于頻率精度要求不高的場合,可以修改源程序,使之可以用較小的器件實現(xiàn),從而降低系統(tǒng)的整體造價。國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢我國在這
4、個領域的發(fā)展是極其迅速,現(xiàn)在的技術實際已是多年來見證。我國現(xiàn)階段電子產(chǎn)品的市場特點,電子數(shù)字化發(fā)展很快,數(shù)字頻率計已經(jīng)應用于高科技等產(chǎn)品上面,可以不夸張的說沒有不包含有頻率計的電子產(chǎn)品。我國的CD、VCD、DVD和數(shù)字音響廣播等新技術已經(jīng)大量進入市場,而在今天這些行業(yè)中都必須用到頻率計。到今天頻率計已開始并正向智能、精細的方向發(fā)展。數(shù)字電路制造工業(yè)的進步,使得系統(tǒng)設計人員能在更小的空間實現(xiàn)更多的功能,從而提高系統(tǒng)可靠性和速度?,F(xiàn)如今,數(shù)字頻率計已經(jīng)不僅僅是測量信號頻率的裝置了,用它還可以測量方波脈沖的脈寬。在人們的生活中頻率計也
5、發(fā)揮著越來越重要的作用,比如用數(shù)字頻率計來監(jiān)控生產(chǎn)過程,這樣可以及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行中的異常情況,以便給人們爭取時間處理。除此之外,它還可以應用于工業(yè)控制等其它領域。在傳統(tǒng)的電子測量儀器中,示波器在進行頻率測量是頻率較低,誤差較大。頻率儀可以準確的測量頻率并顯示被測信號的頻譜,但測量速度較慢,無法實時的跟蹤捕捉到被測信號的頻率變化。正是由于頻率計能夠快速準確的捕捉到被測信號頻率的變化,因此頻率計擁有非常廣泛的引用范圍。二、研究的基本內容,擬解決的主要問題:研究的基本內容:數(shù)字頻率計是數(shù)字電路中的一個典型應用,實際的硬件設計用到的器件
6、較多,連線比較復雜,而且會產(chǎn)生較大的延時,造成測量誤差、可靠性差。隨著可編程邏輯器件的廣泛應用,以EDA工具為開發(fā)平臺,利用VHDL工業(yè)標準硬件描述語言,采用自頂向下和基于庫的設計,設計者不但可以不必了解硬件結構設計,而且將使系統(tǒng)大大簡化,提高整體的性能和可靠性。數(shù)字頻率計的原理框圖如圖1所示。主要由5個模塊組成,分別是:脈沖發(fā)生器電路、測頻控制信號發(fā)生器電路、計數(shù)模塊電路、鎖存器、譯碼驅動電路。圖1數(shù)字頻率計的原理框圖數(shù)字式頻率計的測量原理有兩類:一是直接測頻法,即在一定閘門時間內測量被測信號的脈沖個數(shù);二是間接測頻法即測周期
7、法,如周期測頻法。直接測頻法適用于高頻信號的頻率測量,通常采用計數(shù)器、數(shù)據(jù)鎖存器及控制電路實現(xiàn),并通過改變計數(shù)器閥門的時間長短在達到不同的測量精度;間接測頻法適用于低頻信號的頻率測量,本設計中使用的就是直接測頻法,即用計數(shù)器在計算1s內輸入信號周期的個數(shù)。根據(jù)頻率的定義和頻率測量的基本原理,通過VHDL語言編程設計一款8位能以十六進制方式顯示的頻率計,再添加一塊模板,把頻率計改為8位十進制方式顯示的頻率計,此電路的計數(shù)器必須是8個4位的十進制計數(shù)器,并用EDA軟件仿真。可能遇到的問題:在接受信號脈沖時,有效脈沖不能使電路處于初始
8、化;在低頻率時候,脈沖會有衰減,使得測量不能正常記錄;為了保證測試精度,一般對于低頻信號采用測周期法;對于高頻信號采用測頻法,測試時很不方便;單片機程序和FPGA語言程序無法完美結合。解決方法:檢查電路,并且及時調整輸入時鐘;可以采用直接測量頻率的方法;采用等精