基于FPGA的数字频率计
基于FPGA的等精度数字频率计设计(修订版)
基于FPGA的等精度数字频率计设计微电子学与固体电子学张嘉伟113114312目录摘要 (3)第一章课题背景 (4)第二章方案设计及原理 (4)1 多周期同步测频率测量原理 (4)2 设计实现 (6)2.1 FPGA程序设计 (6)2.2 DSP程序设计 (7)第三章主要模块的Verilog程序 (8)1 计数器 (8)2 除法器 (8)3 分频器 (11)4 BCD模块 (11)第四章仿真结果 (12)第五章设计总结 (13)参考文献 (13)摘要本文主要论述了利用FPGA进行测量频率计数，FPGA实施控制实现多功能频率计的设计过程。
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包成恒定的测试精度。
根据多周期同步测频率法的原则，选取了多周期同步测频法作为数字频率计的测量算法，提出了基于FPGA的数字频率计设计方案。
给出了该设计方案的实际测量效果，证明该设计方案切实可行，能达到较高的频率测量精度。
关键词：FPGA；等精度；频率计第一章课题背景随着大规模集成电路技术的发展及电子产品市场运作节奏的进一步加快，涉及诸如计算机应用、通信、智能仪表、医用设备、军事、民用电器等领域的现代电子设计技术已迈入一个全新的阶段。
专家预言，未来的电子技术时代将是EDA 的时代，PLD作为EDA技术的一项重要技术，是电子设计领域中最具活力和发展前途的一项技术，它的影响丝毫不亚于70年代单片机的发明和使用。
在电子测量技术中，频率测量是最基本的测量之一。
工程中很多测量，如用振弦式测量力、时间测量、速度测量、速度控制等，都设计到频率测量，或可归结为频率测量。
而常用的直接测量方法在使用中有较大的局限性，其测量精度随着被测信号频率的下降而降低，并且对被测信号的计数要产生±1个数字误差。
采用等精度频率测量方法具有测量精度保持恒定，不随所测信号的变化而变化；结合FPGA，具有集成度高、告诉和高可靠性的特点，是频率的测频范围可达到0.1Hz-50MHz，测频全域相对误差恒为百万分之一。
基于fpga控制的数字频率计设计(含程序、仿真图)大学毕设论文
目录1 引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题意义 (2)1.3 国内外现状及发展趋势 (2)1.4 系统开发环境及技术分析 (3)1.4.1 FPGA开发简介 (3)1.4.2 VHDL特点及设计方法 (5)2 需求分析 (7)2.1 系统基本要求 (7)2.2 系统结构 (7)3 系统设计 (8)3.1 总体方案比较 (8)3.2 程序流程图 (10)3.3 系统模块设计 (11)3.3.1 整形电路 (11)3.3.2 计数器 (12)3.3.3分频器 (14)3.3.4锁存器 (16)3.3.5控制器 (19)3.3.6 显示器 (22)4 系统仿真及测试 (23)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录1 (32)附录2 (35)1 引言1.1 课题背景进入信息时代以来，微电子技术和计算机技术飞速发展, 各种电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化, 特别是DSP技术诞生以后，电子测量技术更是迈进了一个全新的时代[1]。
近年来，DSP逐渐成为各种电子器件的基础器件，逐渐成为21世纪最具发展潜力的朝阳行业，甚至被誉为信息化数字化时代革命旗手。
在电子技术领域内，频率是一个最基本的参数，频率与其它许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系。
如时间，速度等都涉及到或本身可转化为频率的测量。
因此，频率的测量就显得更为重要。
而且，目前在电子测量中，频率的测量精确度是最高的.现在市场上有各种多功能，高精度，高频率的数字频率计，但价格不菲。
而在实际工程中，不是对所有信号的频率测量都要求达到非常高的精度。
因此，本文提出了一种能满足一般测量精度要求，但成本低廉的数字频率计的设计方案。
在电子工程中、资源勘探、仪器仪表等相关应用中，频率计是工程技术人员必不可少的测量工具。
数字频率计是计算机，通信设备，音频视频等科研生产领域不可缺少的车辆仪器，采用VHDL语言编程设计实现的数字频率计，除被测信号的整形部分，键输入部分和数码显示部分以外其余全在一片FPGA芯片上实现，整个设计过程变得十分透明，快捷和方便，特别是对于各层次电路系统的工作时序的了解显得尤为准确而且具有灵活的现场可更改性。
基于FPGA数字频率计 (可测占空比)
VHDL 课程设计报告——基于FPGA的数字频率计姓名：学号：班级：目录1 设计原理 (1)2功能设计 (1)3系统总体框图 (1)4各功能块设计说明 (2)5实验结果 (14)6结论分析 (15)一、设计原理频计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。
通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，即闸门时间为1 s。
闸门时间可以根据需要取值，大于或小于1 s都可以。
闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长，则每测一次频率的间隔就越长。
闸门时间越短，测得的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。
一般取1 s作为闸门时间，此测量方法称为直接测频法。
由于闸门时间通常不是待测信号的整数倍，这种方法的计数值也会产生最大为±1个脉冲误差。
进一步分析测量准确度：设待测信号脉冲周期为Tx,频率为Fx，当测量时间为T=1s时，测量相对误差为Tx/T=Tx=1/Fx。
由此可知直接测频法的测量准确度与信号的频率有关：当待测信号频率较高时，测量准确度也较高，反之测量准确度也较低。
二、功能设计1、测量范围：1HZ--------99MHZ，测量精度±1HZ。
2、测量结果高4位与低4位进行分页显示。
当超过9999HZ时，系统亮灯提示超出低4位显示范围，可通过按键进行高低4位结果的显示切换。
高4位显示时，伴有小数点位的点亮，提示已成功切换到高4位。
3、测量所测信号的占空比。
能够快速测出输入待测信号的占空比，并且通过按键，切换到占空比显示状态。
4、内置自测信号由内部时钟产生三个特定时钟，以供自身测试功能是否正常。
三、系统总体框图系统总框图四、各功能块设计说明1、时钟发生器通过对50MHZ的晶振时钟进行50M的分频，等到一个1HZ信号。
再通过此信号，通过2分频，得到一个0.5HZ的信号,从而得到高电平为1秒的闸门控制信号en来控制计数器的计数时间.再通过对en求反,等到锁存信号load.而清零信号clr则通过en与1HZ信号共同产生.同时对50MHZ信号进行500分频,一个两位的std_logic_vector（1 downto 0）信号在分频信号的驱动下不断加‘1’，等到“00”、“01”、“10”、“11”四种片选信号，对应4个数码管，从而驱动数码管的动态扫描显示。
基于FPGA的数字频率计实验报告(能测占空比)
基于FPGA的数字频率计设计学院：专业：班级：姓名：学号：审阅老师：评分：目录一、课程设计目的 (3)二、设计任务 (3)三、功能要求与技术指标 (3)四、数字频率计工作原理概述 (3)五．数字频率计实现方法 (4)六．结论与误差分析 (11)七．VHDL程序： (12)一、课程设计目的熟悉EDA工具，掌握用VHDL语言进行数字系统设计的基本方法和流程，提高工程实践能力。
二、设计任务设计一数字频率计，用VHDL语言描述，用QuartusII工具编译和综合，并在实验板上实现。
三、功能要求与技术指标1.基本功能要求（1）能够测量出方波的频率，其范围50Hz~50KHz。
（2）要求测量的频率绝对误差±5Hz。
（3）将测量出的频率以十进制格式在实验板上的4个数码管上显示。
（4）测量响应时间小于等于10秒。
以上（1）~（4）基本功能要求均需实现。
2.发挥部分（1）提高测量频率范围，如10Hz~100KHz或更高、更低频率，提高频率的测量绝对值误差，如达到±1Hz。
（2）可以设置量程分档显示，如X1档（显示范围1Hz~9999Hz），X10档（显示范围0.001KHz~9.999KHz），X100档（显示范围0.100KHz~999.9KHz）...可以自定义各档位的范围。
量程选择可以通过按键选择，也可以通过程序自动选择量程。
（3）若是方波能够测量方波的占空比，并通过数码管显示。
以上（1）~（3）发挥功能可选择实现其中的若干项。
四、数字频率计工作原理概述1.数字频率计简介在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。
而数字频率计是采用数字电路制成的实现对周期性变化信号的频率的测量。
2.常用频率测量方法：方案一采用周期法。
通过测量待测信号的周期并求其倒数，需要有标准倍的频率，在待测信号的一个周期内，记录标准频率的周期数，这种方法的计数值会产生最大为±1个脉冲误差，并且测试精度与计数器中记录的数值有关，为了保证测试精度，测周期法仅适用于低频信号的测量。
基于FPGA的数字频率计设计
基于FPGA的数字频率计设计摘要数字频率计是一种常用的电子测量仪器，在工程领域中广泛应用。
与传统的模拟频率计相比，数字频率计具有精度高、响应快、体积小等优点，在现代电子技术领域中广泛应用。
本文将介绍如何使用FPGA设计数字频率计，并通过示例演示FPGA的应用。
介绍数字频率计是一种将输入信号的频率转换成计数信号输出的电子工具，它可以测量频率、周期和时间间隔等参数。
频率计通常采用数字进制计数方式，其测量精度取决于计数器的精度和时钟频率。
在电子电路测试、无线通信、音频、视频等领域中，数字频率计起着至关重要的作用。
FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种具有灵活性、可编程性和高速性的逻辑芯片，适用于数字电路的设计和实现。
与ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）相比，FPGA具有短设计周期、可重构、低成本等特点。
在数字系统中，FPGA作为计数器的电子部件，使得数字频率计的设计变得更加灵活和简便。
FPGA数字频率计设计系统框图FPGA数字频率计的系统框图如下：FPGA数字频率计系统框图FPGA数字频率计系统框图如图所示，FPGA数字频率计的输入端连接到待测信号，经过放大和滤波处理后送入计数器中进行计数，计数器输出的计数值存储在FPGA的存储器中并进行处理，最终形成数字频率读数并显示在数码管上。
输入端FPGA数字频率计的输入端通常使用低噪声前置放大器和有限带宽滤波器的组合，以保证待测信号的准确度和稳定性。
实际设计中应根据待测信号的具体情况选择合适的放大系数和滤波器参数。
计数器数字频率计的计数器是FPGA实现的核心部件。
计数器根据输入端计数触发信号进行计数，并将计数器输出的计数值存储在FPGA的存储器中。
计数器的计数值越大，频率读数的分辨率就越高。
在FPGA中，计数器可以采用累加计数器或移位寄存器计算，具体实现取决于设计者的需求和性能要求。
基于 fpga 的数字频率计的设计与实现
基于 FPGA 的数字频率计的设计与实现随着现代科技的不断发展，我们对数字信号处理的需求也越来越高。
数字频率计作为一种用来测量信号频率的仪器，在许多领域有着广泛的应用，包括无线通信、雷达系统、声音处理等。
在这些应用中，精确、高速的频率测量常常是至关重要的。
而基于 FPGA 的数字频率计正是利用了 FPGA 高速并行处理的特点，能够实现高速、精确的频率计算，因此受到了广泛关注。
本文将从设计思路、硬件实现和软件调试三个方面，对基于 FPGA 的数字频率计的设计与实现进行详细讲解。
一、设计思路1.1 频率计原理数字频率计的基本原理是通过对信号进行数字化，然后用计数器来记录单位时间内信号的周期数，最后根据计数器的数值和单位时间来计算信号的频率。
在 FPGA 中，可以通过硬件逻辑来实现这一过程，从而实现高速的频率计算。
1.2 FPGA 的优势FPGA 作为一种可编程逻辑器件，具有并行处理能力强、时钟频率高、资源丰富等优点。
这些特点使得 FPGA 在数字频率计的实现中具有天然的优势，能够实现高速、精确的频率测量。
1.3 设计方案在设计数字频率计时，可以采用过采样的方法，即对输入信号进行过取样，得到更高精度的测量结果。
还可以结合 PLL 锁相环等技术，对输入信号进行同步、滤波处理，提高频率测量的准确性和稳定性。
二、硬件实现2.1 信号采集在 FPGA 中，通常采用外部 ADC 转换芯片来对输入信号进行模数转换。
通过合理的采样率和分辨率设置，可以保证对输入信号进行精确的数字化处理。
2.2 计数器设计频率计最关键的部分就是计数器的设计。
在 FPGA 中，可以利用计数器模块对输入信号进行计数，并将计数结果送入逻辑单元进行进一步的处理。
2.3 频率计算通过对计数结果进行适当的处理和归一化，可以得到最终的信号频率。
在这一过程中，需要注意处理溢出、误差校正等问题，以保证频率测量的准确性和稳定性。
三、软件调试3.1 FPGA 开发环境在进行基于 FPGA 的数字频率计设计时，可以选择常见的开发工具，例如 Xilinx Vivado 或 Quartus II 等。
基于FPGA的数字频率计
2.3 方案选择
3单元模块电路设计
3.1电路设计总体框图
本设计主要由8个部分组成，以CPLD芯片部分为核心展开，待测信号输入，由外部电源，复位电路，单片机电路，液晶显示，标准时钟以及JTAG下载各个单元配合起来实现测试频率并在液晶显示屏上实时显示出数字频率信号。
图3.1 电路设计总体框图
3.2标准时钟（100MHz）产生部分
3.7电源部分
CPLD芯片工作电压在3.3V，单片机工作电压为5V。所以，在要求进行电压转换时，用到芯片LM1117进行5V电压到3.3V电压。
3.8单片机部分
3.8.1STC12_LQFP芯片介绍
如图3.8.1所示，STC12系列单片机为增强型8051芯片，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051单片机。通用I/O口（27/23/15个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过55mA。ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片，EEPROM功能，看门狗定时器内部集成MAX810 专用复位电路（外部晶体20M 以下时，可省外部复位电路）。时钟源：外部高精度晶体/ 时钟，内部R/C 振荡器
表2-1显示了每个设备的行和列数，以及行和列毗邻地区的快闪记忆体数量的EPM570，EPM1270和EPM2210器件。长排满行延长从一排I/ O块到其他。简短的行毗邻超滤膜块，其长度是在列的宽度显示。
每一个LAB包括驱动控制信号LES的专用逻辑。控制信号包括两个时钟，两个时钟使能，两个异步清除，1同步清除，异步预置/负载，同步载荷，加/减控制信号，提供了一次10个控制信号最大。虽然同步负载和清除的信号通常用于执行时计数，也可以用于其他功能。
基于FPGA的数字式频率计设计报告
湖南大学电气与信息工程学院本科生课程设计题目：数字频率计课程：电子技术综合设计专业：电子信息工程班级：1703指导老师：设计时间：目录一、选题 (1)二、要求 (1)三、方案原理 (3)四、框图 (4)五、单元电路说明 (6)1分频模块 (6)2 显示模块六、参考资料 (21)一、选题数字式频率计的VERILOG设计二、要求对输入FPGA开发板的一定频率的输入信号的频率进行测量，并通过LCD进行显示，并使可测量范围尽可能大，精度尽可能高三、方案原理（1）L CD显示原理本次设计中使用的是基于HD44780的LCD1602。
管脚定义图如下:要实现液晶显示功能有如下关键步骤：1.确定字符显示位置：要在液晶上的某个位置上显示某个字符，就是要向DDRAM的某个地址写入要显示的数据代码。
屏幕物理位置与DDRAM地址的对应关系如下：2.确定显示字符的内容：液晶要显示某个字符时，实质上就是显示该字符的字模, ，即向DDRAM里写数，数据与字模对照表如下：3.将数据写入LCD：执行以下步骤：清屏指令->功能设置指令->进入模式设置指令->显示开关控制指令->设定DDRAM地址指令->数据写入DDRAM指令，相关指令如下：液晶读数据时序：把数据写入液晶时序：由上图可知要保证液晶能正常显示，在E的下降沿时，数据要有效。
（2）频率测量原理利用分频模块获得一个1HZ的clk脉冲，同时设定一个计数脉冲，clk 脉冲作为时基，同时设定一个计数脉冲，每当clk脉冲跳变时，将计数寄存器中的数据送至显示寄存器，同时清零计数寄存器，并显示寄存器中的内容送至LCD显示模块，即可完成频率测量功能模块例化思路分频模块产生多种频率的信号供不同模块使用顶层文件脉冲计数count门控信号二-十进制转换模块LCD1602模块显示频率（最小单位1Hz）和占空比（最小单位0.1%）Clk_In,sysclkClk_GateClk_500Cnt7~Cnt0countClk_500。
基于FPGA的数字频率计设计
摘 要本文运用EDA 技术和PFGA 技术设计基于FPGA 的自适应数字频率计系统。
EDA 技术是现代电子设计技术的核心潮流，FPGA 的发展对EDA 技术起到了巨大的推动作用。
运用HDL 语言，借助 EDA 开发工具，在FPGA 上实现一个复杂系统的硬件电路功能具有设计灵活、高效、成本低、开发周期短的特点。
文中首先概述EDA 技术，硬件描述语言VHDL, FPGA 技术及EDA 开发工具Quartus II ，然后在几种常用的数字频率计的测量方法中选定直接测频法作为设计算法原理，并根据直接测频法原理建立数字频率计的系统结构框图。
接下来自顶向下把数字频率计分成若干个功能模块，对每一个模块用 VHDL 语言描述并用 Quartus II 仿真，确定其功能正确实现后，再将各个模块级联起来构成数字频率计顶层电路，并对整个系统的进行仿真。
最后在实验箱上对整个系统进行硬件测试。
测试结果表明该数字频率计的功能得到实现，并且各项功能指标符合设计要求。
关键词：数字频率计 直接测频法 VHDL FPGA 基于FPGA 的自适应数字频率计的设计基于FPGA 的自适应数字频率计设计 Design of Adaptive Digital Frequency MeterBased on FPGAAbstractIn this paper,a digital frequency meter based on FPGA is designed by using EDA technology.EDA technology is the core of modern electronic technology,The development of FPGA has played a tremendous role in promoting the development of EDA technology.By using HDL and EDA development tools, a complex hardware system on FPGA can be designed with characteristics of design flexibility, high efficiency,low cost and short development cycle.In this paper,an overview of EDA technology, hardware description language VHDL,FPGA technology and EDA development tools Quartus II is firstly given,then in several commonly used digital frequency meter measuring method,direct frequency measurement method is selected as the design algorithm.A system block diagram of the digital frequency meter is established based on the principle of direct measurement.The digital frequency meter is divided into several functional modules according to top-down method.Each module is described by VHDL and simulated by Quartus II.After determining its function correctly implemented,each module is connected together to form a digital frequency meter top-level circuit,then the whole system is simulated. Finally,the entire system is tested on the experimental development board.The test results show that the functions of digital frequency meter are realized,and the function parameters meet the design requirements.Key Words: digital frequency meter direct frequency measurement method VHDL FPGA目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究的目的及意义 (1)1.2 研究内容及方法 (2)第2章EDA与FPGA概述 (3)2.1 EDA技术概述 (3)2.2 FPGA概述 (4)2.3 基于EDA软件的FPGA开发流程 (4)第3章VHDL与QuartusⅡ概述 (6)3.1 VHDL语言 (6)3.2 Quartus II软件平台 (6)第4章系统设计及组成原理 (8)4.1 基于FPGA的数字频率计的设计算法原理 (8)4.2 基于FPGA的数字频率计的系统组成原理 (9)第5章系统的实现及仿真 (11)5.1 信号放大整形电路 (11)5.2 数码管显示 (13)5.2 FPGA功能模块 (13)5.3.1 测频控制信号发生器control (17)5.3.2 数控偶数倍分频器DVF (18)5.3.3 BCD码加法计数器cnt28 (19)5.3.4 数据锁存器lock28 (20)5.3.5 自适应器zishiying (21)5.3.6 数码管扫描译码模块led_scan (24)5.3.7 分频比重置器value (27)5.4 数字频率计系统仿真 (28)第6章系统硬件测试 (30)6.1 引脚锁定 (30)6.2 编程下载 (31)6.3 测试结果 (32)第7章结束语 (33)参考文献 (34)附录A 外文资料翻译 (36)A.1 外文资料 (36)A.2 中文翻译 (41)附录B 其余程序 (45)B.1 数控偶数倍分频器DVF (45)B.2 BCD码计数器cnt28 (46)B.3 28位锁存器lock28 (47)B.4分频比置数器value (48)第1章绪论1.1 课题研究的目的及意义现代电子设计技术的核心已趋向基于计算机的电子设计自动化技术，即EDA(Electronic Design Automation)技术。
基于fpga的数字频率计设计
基于FPGA的数字频率计设计随着科学技术的不断进步，数字电子技术在各个领域都得到了广泛的应用。
其中，FPGA（现场可编程门阵列）作为一种灵活、可编程、可重构的数字电路设备，具有较高的性能和灵活性，被广泛应用于数字信号处理、通信、图像处理等各个领域。
本篇文章将介绍基于FPGA的数字频率计设计。
一、概述数字频率计是一种用于测量信号频率的设备，可以方便快速地获取信号的频率信息。
传统的数字频率计通常采用微处理器或专用集成电路来实现，但是这些方案在某些应用场景下存在着局限性。
使用FPGA来设计数字频率计，既可以充分利用FPGA的灵活性和并行性，又可以实现高性能和低功耗的设计。
二、基于FPGA的数字频率计设计原理基于FPGA的数字频率计主要通过计数器和时钟信号来实现。
其设计原理可以分为以下几个步骤：1. 时钟信号同步：通过FPGA内部的PLL（锁相环）模块，可以实现时钟信号的同步和稳定。
2. 信号输入：将待测信号输入FPGA，可以通过外部接口或模拟输入模块实现。
3. 计数器设计：利用FPGA内部的计数器模块，对输入信号进行计数，从而获取信号的频率信息。
4. 频率计算：根据计数器的计数值和时钟信号的周期，可以计算出输入信号的频率信息。
三、基于FPGA的数字频率计设计实现基于上述原理，可以利用FPGA内部的逻辑资源，设计出一个高性能的数字频率计。
具体实现步骤如下：1. 确定输入信号的接口：选择适合的输入接口，可以是数字信号接口、模拟信号接口或者通用IO口。
2. 设计计数器模块：根据待测信号的频率范围和精度要求，设计合适的计数器模块，可以结合FPGA的时钟管理模块实现高精度计数。
3. 编写频率计算算法：根据计数器得到的计数值和时钟信号的周期，设计频率计算算法，可以采用移位运算、累加运算等实现高效的频率计算。
4. 实现显示与输出：设计合适的显示模块和输出接口，将测得的频率信息在显示屏或者外部设备上进行输出。
四、基于FPGA的数字频率计设计应用基于FPGA的数字频率计设计可以广泛应用于各种领域，如通信、测控、仪器仪表等。
基于FPGA的数字频率计的设计
基于FPGA的数字频率计的设计摘要：数字频率计（FREQ）是一种用于计算信号频率的设备。
本文提出了一种基于FPGA的数字频率计的设计方案，使用Verilog HDL实现了数字频率计，可以实现输入信号频率的测量和显示。
该数字频率计的设计具有快速响应、低延迟、高精度的特点，并且适用于各种频率范围的输入信号。
关键词：数字频率计；FPGA；Verilog HDL；测量；显示；精度1. 简介数字频率计是一种用于测量信号频率的设备，广泛应用于电子、通信、计算机等领域。
传统的频率计一般采用模拟电路实现，但其精度和速度有限，且易受到噪声和温度等因素的影响，难以应用于高精度和高速测量。
随着FPGA技术的不断发展，基于FPGA的数字频率计逐渐成为一种新的解决方案。
2. 设计方案本文提出了一种基于FPGA的数字频率计的设计方案，使用Verilog HDL实现了数字频率计，可以实现输入信号频率的测量和显示。
数字频率计的核心是计数器，通过计数器来测量输入信号的周期，并计算出信号的频率。
本设计方案采用了高速计数器的设计思路，具体步骤如下：(1) 输入信号经过芯片引脚电路，进入FPGA芯片。
(2) FPGA内置的输入输出模块将输入信号进行采样和滤波处理，得到纯净的数字信号。
(3) 数字信号经过计数器进行计数，计数值存储在计数器的寄存器中。
(4) 计数值经过时钟分频和计算，得到输入信号的周期和频率。
(5) 输入信号的频率通过显示模块在数码管或LCD显示屏上显示，同时可以通过按键或旋转编码器进行设置和控制。
3. 实验结果本设计方案采用ALTERA CYCLONE III系列FPGA芯片，频率范围从1Hz到50MHz，精度为0.01Hz。
实验结果表明，数字频率计响应速度快，延迟较低（约为100ns），精度高（误差小于0.1%），同时可以适应各种信号频率范围的测量。
4. 总结本文提出了一种基于FPGA的数字频率计的设计方案，采用了高速计数器的设计思路，具有快速响应、低延迟、高精度的特点，并且适用于各种频率范围的输入信号。
毕业设计(论文)--基于fpga的数字频率计设计
前
在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，频率的测量就显得更为重要。测量频率的方法有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。数字式频率计的测量原理有两类：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法即测周期法，如周期测频法。直接测频法适用于高频信号的频率测量，通常采用计数器、数据锁存器及控制电路实现，并通过改变计数器阀门的时间长短在达到不同的测量精度；间接测频法适用于低频信号的频率测量，本设计中使用的就是直接测频法，即用计数器在计算1S内输入信号周期的个数。
数字频率计基本原理是用计数器来计算1S内输入信号周期的个数。如图2.3所示是4位十进制数字频率计的系统方框原理图，当系统正常工作时，脉冲发生器提供的1 Hz的输入信号，经过测频控制信号发生器进行信号的变换，产生计数信号，被测信号通过信号整形电路产生同频率的矩形波，送入计数模块，计数模块对输入的矩形波进行计数，将计数结果送入锁存器中，保证系统可以稳定显示数据，显示译码驱动电路将二进制表示的计数结果转换成相应的能够在七段数码显示管上可以显示的十进制结果[10]。
2
方案一: 采用小规模数字集成电路制作
被测信号经过放大整形变换为脉冲信号后加到主控门的输入端，时基信号经控制电路产生闸门信号送至主控门，只有在闸门信号采样期间内输入信号才通过主控门，若时基信号周期为T，进入计数器的输入脉冲数为N，则被信号的测频率其频率F=N/T，其原理方框图如图2.1所示[7]。
待测信号
基于FPGA的数字频率计设计
.E D A课程设计题目基于FPGA的数字频率计设计系别计电系专业应用电子技术班级：06应电组员一：X俊组员二：杨利鲜组员三：董明超指导老师8位十进制显示数字频率计(带周期测量)功能要求：1、能测量1—99999999Hz的方波信号频率，(能测量10uS—1000mS的周期)[1MHZ/1us--1HZ/1000ms]，并以十进制的方式显示。
2、具有工作方式转换控制键、开始键、停止键等控制键。
3、数值显示用LED数码管动态显示。
1、频率计的工作原理本文要设计一个8位十进制数字频率计，需要由四种器件来组成，即：测频控制信号发生器(FTCTRL)、有时钟使能的十进制计数器(T10)、32位锁存器(REG32B)、除法器模块(division). 因为是8位十进制数字频率计，所以计数器T10需用8个，7段显示LED7也需用8个.频率测量的基本原理是计算每秒钟内待测信号的脉冲个数。
为此，测频控制信号发生器FTCTRL应设置一个控制信号时钟CLKK，一个计数使能信号输出端T_EN、一个与T_EN输出信号反向的锁存输出信号Load、和清零输出信号RST_T。
如CLKK的输入频率为1HZ，则输出信号端T_EN输出一个脉宽恰好为1秒的周期信号，可以作为闸门信号用。
由它对频率计的每一个计数器的使能端进行同步控制。
当T_EN高电平时允许计数，低电平时停止计数，并保持所计的数。
在停止计数期间，锁存信号Load的上跳沿将计数器在前1秒钟的计数值锁存进32位锁存器REG32B，由7段数码管稳定显示。
设置锁存器的好处是，显示的数据稳定，不会由于周期性的清零信号而不断闪烁。
锁存信号之后，清零信号RST_T对计数器进行清零。
为下1秒钟的计数操作作准备。
测频控制信号发生器的工作时序如图1示。
图1 测频控制信号发生器的工作时序图图2 电路设计原理框图2、用VHDL语言设计频率计频率计所需四种器件的VHDL文件(频率计的底层文件)及波形仿真结果2.1 测频控制信号发生器FTCTRLLIBRARY IEEE; --测频控制电路USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY FTCTRL ISPORT (CLKK : IN STD_LOGIC; -- 1HzT_EN : OUT STD_LOGIC; -- 计数器时钟使能RST_T : OUT STD_LOGIC; -- 计数器清零Load : OUT STD_LOGIC ); -- 输出锁存信号END FTCTRL;ARCHITECTURE behav OF FTCTRL ISSIGNAL Div2CLK : STD_LOGIC;BEGINPROCESS( CLKK )BEGINIF CLKK'EVENT AND CLKK = '1' THEN -- 1Hz时钟2分频Div2CLK <= NOT Div2CLK;END IF;END PROCESS;PROCESS (CLKK, Div2CLK)BEGINIF CLKK='0' AND Div2CLK='0' THEN RST_T<='1';-- 产生计数器清零信号ELSE RST_T <= '0'; END IF;END PROCESS;Load <= NOT Div2CLK; T_EN <= Div2CLK;END behav;图3测频控制信号发生器的波形仿真图2.2带时钟使能十进制计数器T10LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY T10 ISPORT (CLK,RST,EN : IN STD_LOGIC;CQ : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);COUT : OUT STD_LOGIC );END T10;ARCHITECTURE behav OF T10 ISBEGINPROCESS(CLK, RST, EN)VARIABLE CQI : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINIF RST = '1' THEN CQI := (OTHERS =>'0') ; --计数器复位ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN --检测时钟上升沿IF EN = '1' THEN --检测是否允许计数IF CQI < "1001" THEN CQI := CQI + 1; --允许计数ELSE CQI := (OTHERS =>'0');--大于9，计数值清零END IF;END IF;END IF;IF CQI = "1001" THEN COUT <= '1'; --计数大于9，输出进位信号ELSE COUT <= '0';END IF;CQ <= CQI; --将计数值向端口输出END PROCESS;END behav;图4带时钟使能十进制计数器的波形仿真图2.3. 除法器模块(division)library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.all;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.all;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.all;entity division isport(en:in STD_LOGIC;fx: in STD_LOGIC_VECTOR(31 downto 0);shang: out STD_LOGIC_VECTOR(31 downto 0));end division;architecture behav of division isbeginprocess(en,fx)beginif en = '1' thenshang<=CONV_STD_LOGIC_VECTOR(1000000/((conv_integer(fx(31 downto 28)))*10000000+(conv_integer(fx(27 downto 24)))*1000000+(conv_integer(fx(23 downto 20)))*100000+(conv_integer(fx(19 downto 16)))*10000+(conv_integer(fx(15 downto 12)))*1000+(conv_integer(fx(11 downto 8)))*100+ (conv_integer(fx(7 downto4)))*10+(conv_integer(fx(3 downto 0)))),32);else shang<=fx;end if;end process;end behav;图5除法器的波形仿真图2．4 32位锁存器REG32BLIBRARY IEEE; --32位锁存器USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY REG32B ISPORT ( LK : IN STD_LOGIC;DIN : IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);DOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0) ); END REG32B;ARCHITECTURE behav OF REG32B ISBEGINPROCESS(LK, DIN)BEGINIF LK'EVENT AND LK = '1' THEN DOUT <= DIN;END IF;END PROCESS;END behav;图6锁存器REG32B的波形仿真图3. 顶层原理图的设计输入在以上四个器件正确设计的基础上，再按设计原理图的要求将这四种器件连接起来，形成顶层文件，件编成电路图的形式，并在此基础上建立为一个新的工程，进行综合仿真.模块连接图如图2 电路设计原理框图所示。
基于FPGA简易数字频率计设计
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 FPGA NIOS VerilogThe Design Of Simple Digital Frequency Meter Base On FPGAABSTRACTThe design is based on FPGA digital frequency of a simple plan, use V erilog hardware design realized the frequency of internal function module, the accuracy of the measurement method, etc NIOS and FPGA, soft nuclear CPU embedded systems, using the SOPC constitute NIOS soft check data management man-machine floating point calculations, exchange, with real-time display interface chip traditional FPGA + MCU solutions, system is much more flexible than small volume and low consumption, have advantages of hardware and software systems in programmable functions.This design method of measuring frequency by measuring method is compared with direct frequency measurement method, and the measuring accuracy of ZhouFaY ou characteristics. Front-end signal input by AD811 amplifier to recuperate broadband amplification, weak signal by comparator plastic, after using measurements on FPGA, system of good real-time, high precision.Key words：Equal precision Frequency counter FPGA NIOS Verilog目录摘要-------------------------------------------------- I ABSTRACT ------------------------------------------------- II1 概述 ----------------------------------------------- 12 系统方案分析及比较选择---------------------------------3 2.1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----------------------------------- 5 3.1计数式直接测频法 --------------------------------------- 5 3.2计数式直接测周期 --------------------------------------- 63.3等精度测量原理----------------------------------------- 74 硬件系统实现------------------------------------------ 10 4．1硬件系统原理图 --------------------------------------- 10 4．1．1放大电路的选择------------------------------------- 10 4．1．2 整形电路------------------------------------------ 13 4．2FPGA控制电路----------------------------------------- 15 4.2.1 FPGA芯片选型---------------------------------------- 15 4.2.2 FPGA最小系统搭建------------------------------------ 16 4.3FPGA内部模块------------------------------------------ 19 4.3.1系统总体框图----------------------------------------- 194.3.2 同步预置模块---------------------------------------- 20 4.3.3 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------------------------------------------ 23 5．1主程序框图------------------------------------------- 23 5．2N IOS II软核------------------------------------------ 23 5．3．NIOS外部接口与内部介绍------------------------------ 24 5．3．1 nios软核原理框图---------------------------------- 24 5．3．2 nios软核外部接口---------------------------------- 246 遇到问题，分析问题，解决问题-------------------------- 25 6．1输入阻抗问题----------------------------------------- 25 6．2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：NIOS C语言程序代码------------------------------- 33 谢辞---------------------------------------------------- 401 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、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化，形成一种完全突破传统概念的新一代测量仪器。
基于FPGA的简易数字频率计
基于FPGA的简易数字频率计第一篇：基于FPGA的简易数字频率计EDA 简易数字频计设计性实验 2008112020327 ** 电子信息科学与技术物电电工电子中心2009年5月绘制2008．6．10 湖北师范学院电工电子实验教学省级示范中心电子版实验报告简易数字频率计设计一．任务解析通过对选择题的分析，认为该简易数字频率计应该能达到以下要求：1．准确测出所给的方波信号的频率（1HZ以上的信号）。
2．在显示环节上，应能实现高位清零功能。
3．另外还有一个总的清零按键。
二．方案论证本实验中所做的频率计的原理图如上图所示。
即在一个1HZ时钟信号的控制下，在每个时钟的上升沿将计数器的数据送到缓冲器中保存起来，再送数码管中显示出来。
第2页，共11页湖北师范学院电工电子实验教学省级示范中心电子版实验报告在本实验中，用到过几中不同的方案，主要是在1HZ时钟信号的选择和计数器清零环节上：1．在实验设计过程中，考滤到两种1HZ时钟信号其波形如下图所对于上术的两种波形，可以调整各项参数来产生两种1HZ时钟信号。
最后通过实验的验证发现第二种波形对于控制缓冲器获得数据和控制计数器清零更易实现。
并且，用第二种波形做为时钟信号，可以在很短的高电平时间内对计数器清零，在低电平时间内让计数器计数，从面提高测量的精度。
而用第一种波形则不易实现这个过程。
2．在计数器的清零过程中，也有两个方案，分别是能通过缓冲器反回一个清零信号，另一个是在时钟的控制下进行清零。
最终通过实验发现，用时钟进行清零更易实现。
因为如果用缓冲器反回一个清零信号，有一个清零信号归位问题，即当缓冲器反回一个低电平清零信号时，计数器实现清零，但不好控制让缓器冲的清零信号又回到高电平，否则计数器就一直处于清零状态面不能正常计数了。
三．实验步骤通过上分析后，实验分为以下几步：1．1HZ时钟信号的产生（产生该信号的模块如下）：module ones(clk,clkout);input clk;output clkout;parameter parameter N=24000000;n=24;第3页，共11页湖北师范学院电工电子实验教学省级示范中心电子版实验报告reg [n:0]cnt;reg clkout;always @(posedge clk)begin if(cnt==N)else end endmodule begin cnt=0;clkout=1;clkout=0;endend begin cnt=cnt+1;最终产生的信号的波形：2．计数模块。
基于FPGA的数字频率计设计
基于FPGA的数字频率计设计-机电论文基于FPGA的数字频率计设计荆科科（郑州城市职业学院，河南新密452370）【摘要】设计是以FPGA为处理模块，以VHDL做为描述语言。
20MHz的晶振做为主时钟，外部两个按键分别是使能按键和复位按键，便于进行人工控制。
该设计通过直接测量的方法对被测信号的频率进行检测并显示。
详细介绍了系统的各个设计模块，并对调试过程进行说明。
该设计可以做成便携式手持设备用于测量手机中的实时时钟信号频率，还可以对音频信号的频率进行检测。
关键词FPGA；频率计；VHDL；模块设计；元件例化０引言频率计是根据其应用来设计的。
频率计数器最常见的应用是确定发射机和接收机的特性。
发射机的频率必须进行检验和校准，才能符合有关规章制度的要求。
频率计数器能对输出频率和一些关键的内部频率点（如本振）进行测量，查明无线电发射时候是否满足技术指标。
频率计数器的另一些应用包括计算机领域，在此领域中的数据通信、微处理器和显示器中都使用了高性能时钟。
对性能要求不高的应用领域包括对机电产品进行测量。
本设计采用FPGA作为控制核心，利用直接测量法对被测信号的频率进行测量显示。
1 设计要求1）设计4位十进制数字显示的频率计，其频率测量范围为10k—9999kHz；２）要求量程能够自动转换；３）当输入的信号小于10kHz时，输出显示全0；当输入的信号大于9999kHz 时，输出显示全F。
２设计原理本设计利用直接测量法进行测量计算，用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率，也就是周期性的被测信号在单位时间内变化的次数。
计数器是严格按照f＝N/T的定义进行测频，其对应的测频原理方框图如图1所示。
工作时间波形如图2所示。
频率计的系统主要由被测信号、计数器电路、锁存器电路、时分复用、译码显示、时钟输入和分频电路组成2.1 整体设计思路本设计以频率为20MHz的晶振作为主时钟，在设计中，需要用到的信号有频率为5Hz的闸门信号，25Hz的按键消抖延时信号以及200Hz的数码管动态显示扫描信号；这三种信号由分频器产生。
毕业设计(论文)-基于FPGA的数字频率计的设计
摘要在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得十分重要。
数字频率计是数字电路中的典型应用，是电子测量与仪表技术最基础的电子仪器之一，是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。
与传统的频率计相比，数字频率计具有精度高、测量范围大、可靠性好等优点。
是频率测量的重要手段之一。
该论文研究基于FPGA的数字频率计的设计，在QuartusII环境中，运用VHDL语言完成数字频率计的设计，并对设计进行综合、编译、仿真。
通过仿真分析，证明该频率计测量结果的正确性。
本文的主要介绍了数字频率计的基本内容和重要性，并对数字频率计的国内外研究现状进行了总结；数字频率计设计开发环境，并对FPGA、QuartusII、VHDL进行了详细介绍对开发流程详细说明；根据实际需要对数字频率计设计方法、方案进行了可行性比较，并对其实现的功能进行了具体要求，对设计模块进行了划分，并定义了每个模块所实现的功能；用VHDL语言编程，具体实现频率计各个模块的功能, 对数字频率计仿真并验证其功能。
关键词: FPGA；QuartusII；VHDL；频率计AbstractIn electronics,frequency is one of the most basic parameters.And it have a close relationship with many measurement program of electrical parameters and measurement results, so the measurement of frequency is very important.Digital frequency meter is a typical applications in digital circuit,and one of the most basic electronic devices in electronic measurement and instrumentation technology.Digital frequency meter is an indispensable measuring instruments for scientific research and production as computers, communications equipment, audio, video. Compared with the conventional frequency counter,digital frequency meter have a high accuracy, measurement range and a good reliability. It is one of important measure for frequency measurement:The thesis research in design of digital frequency meter,FPGA-based. VHDL language is used to complete the design of digital frequency meter in QuartusII,and completed thesis with composited, compiled, simulated. Through simulation and analysis, The results show that the accuracy of measure for the frequency. This article mainly introduces the importance and basic content of digital frequency meter, and current research is summarized .the main tasks and content of this design are summarized.Design and development environment of digital frequency meter are introduced.FPGA, QuartusII and VHDL are described in detail.According to the actual needs of the digital frequency meter, design method and design program are compared to achieve the functions of their specific requirements, and defines the functions of each module to achieve the function.Keywords : FPGA，QuartusII ，VHDL，digital frequency met目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景与意义 (1)1.2 课题目的 (1)1.3 技术指标 (1)第2章FPGA开发相关知识简介 (3)2.1 FPGA的介绍 (3)2.2 FPGA开发环境 (4)软件开发环境——Quartus II的介绍 (4)软件仿真环境——Modelsim的介绍 (5)2.3 硬件描述语言——Verilog HDL (6)2.4 FPGA开发流程 (8)本章小结 (11)第3章频率计的设计方案 (12)3.1 系统的总体设计 (12)3.1.1 设计思路 (12)频率计的基本原理 (12)3.2 数字频率计原理方框图 (13)本章小结 (13)第4章频率计的实现 (14)4.1 时钟信号分频模块的设计 (14)4.2 测频控制信号发生模块的设计 (15)4.3 十进制计数模块的设计 (16)4.4 八位十进制计数模块的设计 (18)4.5 三十二位锁存器模块的设计 (20)4.6 顶层模块的设计 (20)本章小结 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录1 译文 (27)附录2 英文参考资料 (30)第1章绪论1.1 课题背景与意义在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，频率的测量就显得尤为重要，而频率计的研究工作更具有重大的科研意义。
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EPM570T1445N器件属于Altera公司MAX7000S系列，EPM570T144C5N器件包含一个二维行和列的架构实现自定义逻辑。行和列的互连提供信号互连之间的逻辑阵列块（实验室）。逻辑阵列组成的实验室，10个逻辑单元，在每个实验室（LE）之间。一个LE是一小单位逻辑用户提供逻辑功能的有效实施。实验室分为行和列上的设备。多轨互连实验室提供快速颗粒之间的时间延迟。括约肌之间的快速路由提供最低的时间延迟逻辑电平的增加与全球路由互连结构。MAX II器件的I / O引脚由我I/ O单元（雇主组织）在劳工顾问委员会的目的所在行和列周围设备的边缘。每个雇主组织包含一个双向I / O缓冲区的多种高级功能。I / O引脚支持施密特触发输入和各种单端标准，例如66兆赫，32位PCI，和LVTTL等级。MAX II器件提供了一个全局时钟网络。全球时钟网络的组成4全局时钟线，在整个整个设备驱动器，提供对所有时钟内资源的设备。全球时钟线也可用于控制信号如明确，预设，或输出使能。如图为EPM570T1445N的逻辑阵列块。
CPLD的LCD_D[7..0]作为总线通过与外部接插件连接，实现与液晶显示屏相连。LCD_DD0-LCD_DD7,以及LCD_RES_X0-LCD_RES_X3、LCD_RESET、片选线等等外部都连接一上拉电阻。如图3.4.2所示。
图3.4.1液晶显示1
图3.4.2 上拉电阻
3.5测频复位电路。
方案二：
2.3 方案选择
3单元模块电路设计
3.1电路设计总体框图
本设计主要由8个部分组成，以CPLD芯片部分为核心展开，待测信号输入，由外部电源，复位电路，单片机电路，液晶显示，标准时钟以及JTAG下载各个单元配合起来实现测试频率并在液晶显示屏上实时显示出数字频率信号。
图3.1 电路设计总体框图
3.2标准时钟（100MHz）产生部分
图3.2标准100M信号的产生电路
3.3CPLD程序下载。
Altera器件编程下载电缆有：ByteBlaster并行下载电缆，ByteBlasterMV并行下载电缆等等。本设计采用的是ByteBlaster并行下载电缆，它具有与PC机25针标准并行口相连的接口。通过PC机标准并行口在线编程MAX7000S(EPM7064SLC44-10)。与PCB电路板相连的是10针插座。具体原理图如图3.3：
2总体方案设计
2.1方案比较：
方案一：本方案是利用电路的率值。
测频方法：谐振测频法:利用谐振回路测量高频（微波）信号的频率值（图2.1.2）。调节C使回路在被测频率值上谐振,此时,可得到被测频率值fx
图2.2谐振法测频工作原理图
方案二
测频方法：CPLD测频：CPLD作为一种新型的可编程逻辑器件，具有集成度高、逻辑电路设计方便灵活、可靠性好、工作速度快等特点，
显示方法：由单片机产生控制时序，通过总线送给CPLD再显示
2.2方案论证：
方案一：本方案主要对频率的模拟测量：测频电桥是测量低频信号的频率值，谐振测量是利用谐振回路来实现对高频信号的测量。具体实现是通过调节图2.1.2中的C使回路在被测频率值上谐振，此时便可得到待测的频率值。然后在CPLD直接输出控制显示来控制输出部分。
设计要求在测试频率过程中可以随时按照需要复位显示频率，被测频率可以重新测试。如图3.5所示，按键K302-K306与总线KEY[4..0]相连。当按键K303按下后，KEY1得到一个低电平，然后CPLD分析得出结论将液晶显示屏复位，等待重新测试新的频率信号。
图3.5测频复位电路
3.6核心部分（EPM570T1445N器件简介）
基于FPGA的数字频率计
1前言
数字频率计是一种基本的测量仪器，是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率，转速，声音的频率以及产品的计件等等。 因此，它被广泛应用与航天、电子、测控等领域。它的基本测量原理是，首先让被测信号与标准信号一起通过一个闸门，然后用计数器计数信号脉冲的个数，把标准时间内的计数的结果，用锁存器锁存起来，最后用显示译码器，把锁存的结果用液晶显示器显示出来。根据数字频率计的基本原理，本文设计方案的基本思想是分为四个模块来实现其功能，即整个数字频率计系统分为分频模块、计数模块、锁存器模块和显示模块等几个单元，并且分别用VHDL对其进行编程，实现了闸门控制信号、计数电路、锁存电路、显示电路等。而且，本设计方案还要求，被测输入信号的频率范围自动切换量程，控制小数点显示位置，并以十进制形式显示。本文详细论述了利用VHDL硬件描述语言设计，并在EDA（电子设计自动化）工具的帮助下，用大规模可编程器件（CPLD）实现数字频率计的设计原理及相关程序。特点是：无论底层还是顶层文件均用Verilog HDL语言编写，避免了用电路图设计时所引起的毛刺现象；改变了以往数字电路小规模多器件组合的设计方法。整个频率计设计在一块CPLD芯片上，与用其他方法做成的频率计相比，体积更小，性能更可靠。该设计方案对其中部分元件进行编程，实现了闸门控制信号 、多路选择电路、计数电路、位选电路、段选电路等。频率计的测频范围：0~100MHz。该设计方案通过了QuartusⅡ软件仿真、硬件调试和软硬件综合测试。
本部分采用100M的有源晶振，因为有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置电路。有源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。对于时序要求敏感的应用，个人认为还是有源的晶振好。
图3.3CPLD程序下载接口
注：上图中TCK为时钟；TDO为器件输出到数据；TMS为JTAG状态机控制；TDI为配置到器件的数据。JTAG各个接口与EPM570T144C5N相应接口相连，实现数据的下载。
3.4数字液晶显示部分。
本设计用液晶显示屏显示被测量的频率值。设计通过单片机产生控制时序，然后通过总线送给CPLD，然后通过CPLD送出数据通过接插件JP501直接连接液晶显示屏显示数字频率。如图3.4.1
显示方法:CPLD直接输出控制显示，本设计采用双色（红色和绿色）8*8LED点阵作为终端显示器件，在CPLD的ROM数据控制下，8*8LED点阵的每个像素点能产生红色、绿色、$（红绿混合色），能够再现颜色的多样化。由于一般的I/O的驱动能力是有限的，CPLD中的ROM输出的显示数据需要经过驱动电路后送至8*8LED点阵的行选端（阳极），列选线（阴极）则受74HC138输出的低电平译码信号的控制。