简易数字频率计课程设计规划_河南科技大学.doc

河南科技大学 课 程 设 计 说 明 书 课程名称 现代电子系统课程设计 题 目 简易数字频率计设计 学 院 ＿＿电子信息工程学院＿＿＿ 班 级 ＿ 电信科083班＿ ＿ 学生姓名 ＿ ＿＿陈真淮＿＿ ＿＿ 指导教师 ＿ ＿齐晶晶、张雷鸣＿ ＿＿ 日 期 ＿ 2011年12月16日＿ ＿ 课程设计任务书 （指导教师填写） 课程设计名称 现代电子系统课程设计学生姓名 陈真淮专业班级电信科083 设计题目 简易数字频率计设计 课程设计目的 掌握高速AD的使用方法； 掌握频率计的工作原理； 掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法； 了解基于FPGA的电子系统的设计方法。 设计内容、技术条件和要求 设计一个具有如下功能的简易频率计。 （1）基本要求： a．被测信号的频率范围为1～20kHz，用4位数码管显示数据。 b．测量结果直接用十进制数值显示。 c．被测信号可以是正弦波、三角波、方波，幅值1～3V不等。 d．具有超量程警告（可以用LED灯显示，也可以用蜂鸣器报警）。 e．当测量脉冲信号时，能显示其占空比（精度误差不大于1%）。 （2）发挥部分 a．修改设计，实现自动切换量程。 b．构思方案，使整形时，以实现扩宽被测信号的幅值范围。 时间进度安排 布置课题和讲解：1天 查阅资料、设计：4天 实验：3天 撰写报告：2天 主要参考文献 何小艇 《电子系统设计》 浙江大学出版社 2008.1 潘松 黄继业 《EDA技术实用教程》 科学出版社 2006.10 指导教师签字： 2011年 11月 28日 摘 要 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。它不仅可以测量正弦波、方波和尖脉冲信号的频率，还能对占空比、周期、幅值、脉冲宽度等多种物理量进行测量。本设计用VHDL在器件上实现数字频率计测频系统，能够用十进制数码显示被测信号的频率能够测量正弦波、方波和三角波等信号的频率。GW48实验教学系统特定硬件资源，通过五个功能模块的实现整个系统的设计，分别是： 模数转换模块：将信号发生器输入的模拟信号通过AD0809转化成数字信号。 信号整形模块：将正弦波、三角波采用VDHL编程设计实现的数字频率计，除被测信号的部分、键输入部分和数码显示部分以外，其余全部在一片FPGA芯片上实现，整个系统非常精简，而且具有灵活的现场可更改性。在不更改硬件电路的基础上，对系统进行各种改进还可以进一步提高系统的性能。该数字频率计具有具有高速、精确、可靠、功耗低抗干扰性强和现场可编程等优点。频率计、FPGA频率测量一 任务解析 5 1.1 设计目标 5 1.2 性能指标 5 1.3 系统原理框图 5 二 系统方案论证 5 2.1 方案比较 5 2.2 方案论证 8 三 系统结构 8 3.1 系统组成 8 3.2 系统运行原理 9 四 模数转换模块 9 4.1 AD0809工作原理 9 4.2 转换控制模块 10 4.3 仿真验证 11 五 信号整形模块 11 5.1 整形电路原理 12 5.2 仿真验证 12 六 占空比测量模块 12 6.1 占空比测量原理 12 6.2 仿真验证 13 七 频率测量及报警模块 14 7.1 频率测量原理 14 7.2 测频模块设计 15 7.3 仿真验证 12 八 显示模块 16 8.1 锁存于显示电路 16 8.2显示控制电路 17 8.3 仿真验证 17 九 结果与总结 18 9.1 系统仿真 18 9.2 硬件验证 18 9.3 设计总结 19 十 心得体会 20 附录A 系统原理框图 21 附录B 管脚连接图 22 附录C VHDL源程序 23 一 任务解析 1.1 设计目标 本次课程设计的任务是设计一个简易数字频率计。用它可以测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。简易数字频率计可实现用十进制数字显示被测信号频率----频率或占空比，测量电路的输出信号送到显示电路进行显示。 图1-1系统原理框图 二 系统方案论证 2.1 方案比较 在具体是现实时，又可以采用单片机或者FPGA来实现，具体有如下几种方案： 方案一： 系统测频部分采用FPGA来实现，即利用FPGA产生时钟并完成测量，用机械式功能转换开关换档，完