基于VHDL语言的数字频率计的设计与仿真

基于VHDL语言的数字频率计的设计与仿真

基于VHDL语言的数字频率计的设计与仿真

  • 适用:本科,大专,自考
  • 更新时间2024年
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基于VHDL语言的数字频率计的设计与仿真

                               基于VHDL语言的数字频率计的设计与仿真

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。电子计数器测频有两种方式: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。如周期测频法。直接测频法适用于高频信号的频率测量,间接测频法适用于低频信号的频率测量。本文阐述了基于VHDL语言设计了一个简单的数字频率计的过程。
关键字: 数字频率计、信号、周期
1.前言
频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。由于频率信号抗干扰性强,易于传输,因此可以获得较高的测量精度。随着数字电子技术的发展,频率测量成为一项越来越普遍的工作,测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。
1.1频率计概述
数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号、方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中,由于其使用十进制数显示,测量迅速,精确度高,显示直观,经常要用到频率计。传统的频率计采用测频法测量频率,通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成,产品不但体积大,运行速度慢而且测量低频信号不准确。本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计,测量准确度高,响应速度快,体积小等优点[1]。
1.2频率计发展与应用
在我国,单片机已不是一个陌生的名词,它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。单片机作为最为典型的嵌入式系统,它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。单片机已成为电子系统的中最普遍的应用。单片机作为微型计算机的一个重要分支,其应用范围很广,发展也很快,它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术,应用范围十分广泛。其中以AT89S52为内核的单片机系列目前在世界上生产量最大,派生产品最多,基本可以满足大多数用户的需要[2]。
1.3频率计设计内容
利用电源、单片机、分频电路及数码管显示等模块,设计一个简易的频率计能够粗略的测量出被测信号的频率。 参数要求如下:
1.测量范围10HZ—2MHZ;
2.用四位数码管显示测量值;
2.系统总体方案设计
2.1基本原理
基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。
所谓“频率”,就是周期性信号在单位时间(1s)内变化的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N,则其频率可表示为f=N/T。其中脉冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号,其重复频率等于被测频率fx。时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号,若其周期为1s,则门控电路的输出信号持续时间亦准确地等于1s。闸门电路由标准秒信号进行控制,当秒信号来到时,闸门开通,被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭,计数器停止计数。由于计数器计得的脉冲数N是在1秒时间内的累计数,所以被测频率fx=NHz。
目录
1.前言 2
1.1频率计概述 2
1.2频率计发展与应用 2
1.3频率计设计内容 2
2.系统总体方案设计 2
2.1基本原理 2
2.2系统框图 3
2.3测频的原理 4
2.4总体思路 5
3.硬件电路具体设计 5
3.1.总体设计电路 5
3.2.模块设计 6
4.系统的软件设计 12
4.1 软件模块设计 12
4.2 应用软件简介 13
4.3软件设计 15
5 频率计的系统调试 19
5.1频率值显示电路 20
5.2 软件调试 Pouteus软件调试 20
5.3仿真结果与分析 21
5.4 误差分析 24
6.总结语 25
7.参考文献 25
8.附录 26
 
参考文献 
[1]邹大挺.频率计的设计[J]. 《电子产品世界》出版社. 2006. 第193期. 4-7. 
[2]雷玉堂.光电检测技术[M]. 中国计量出版社. 1995.
[3]季建华. 智能仪表原理[M]. 山东教育出版社. 2004.
[4]王永生. 电子测量学[M]. 西北工业大学出版社. 2003.
[5]李华.单片机实用接口技术[M]. 航空航天大学出版社. 2006.
[6]张鹏.王雪梅. 单片机原理与应用实例教程[M]. 海军出版社. 2007.
[7]赫建国等. 单片机在电子电路设计中的应用[M]. 清华大学出版社. 2005.
[8]康华光.电子技术基础(模拟部分)[M]. 高等教育出版社. 1998.
[9]http://www.21icsearch.com/s_LM7805.html.LM7805英文参考手册[Z]
[10]谢自美.电子线路设计与实验[M]. 华中科技大学出版社. 2006. 
[11] http://www.21icsearch.com/s_74LS00. html.74LS00英文参考手册[Z].
[12]http://www.21icsearch.com/s_74LS161.html.74LS161英文参考手册[Z].
[13]http://www.21icsearch.com/s_74LS151.html.74LS151英文参考手册[Z].
[14]康华光.电子技术基础(数字部分)[M]. 高等教育出版社. 1998.
[15]赖麒文. 8051单片机C语言软件设计的艺术[M]. 科学出版社. 2004.
[16]徐波. Keil的使用技巧[J]. 《电子产品世界》出版社. 2006. 第224期. 6-9.
[17]吴清平. 单片机原理与应用实例教程[M]. 海军出版社. 2008.
 
 www.bysj360.com/html/4672.html    www.bysj360.com/html/4670.html www.bylw520.net www.bylw520.net/page.asp?id=37 www.taolw.com www.taolw.com/Electron/ www.caddown.com
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