文档介绍：浙江大学蔡忠法电子系统综合设计电子技术课程设计电子技术课程设计————低频数字频率计的低频数字频率计的 VHDL VHDL 设计设计蔡忠法浙江大学电工电子基础中心浙江大学电工电子基础中心浙江大学蔡忠法电子系统综合设计设计任务 1. 测频范围 ~ ; 2. 测量误差小于等于 1% ; 3. 响应时间不大于 12秒; 4. 具有超量程显示功能; 5. 频率计分成三个频段进行设计。一、设计内容:用 PLD 器件 EPM7128SLC84-15 设计一个低频数字频率计。二、性能与技术指标浙江大学蔡忠法电子系统综合设计为了保证信号频率的测量精度,要求把频率测量范围分成三个频段,其最大显示数分别为: Hz 、 999. Hz 和 kHz 。为此,需要控制频率显示的小数点位置,及频率显示单位 Hz 或 kHz ,具体要求如表所示。当信号频率超过规定频段的上限频率时,希望具有超量程指示。 ~ 3 100Hz ~ 999Hz 2 ~ 1 显示频率范围序号浙江大学蔡忠法电子系统综合设计总体方案讨论数字频率计的原理框图测量电路显示电路共阴数码管 1 Hz 、 8 Hz 1 kHz 时钟溢出指示 LED f x被测信号控制电路整形待设计电路浙江大学蔡忠法电子系统综合设计 G xT Nf 1?通常取 T=1s , 则f x =N 1。 1. 测频法( M法) 一、测频原理一、测频原理频率是单位时间内信号周期的变化次数。如果用一个标准的定时时间 T G控制一个闸门电路,在时间T G内闸门打开,让被测信号通过,记下被测信号的变化周期(用计数器)数,该数与计数时间 T G的比值就是被测信号的频率,则: 浙江大学蔡忠法电子系统综合设计显然,计数器的最大误差是相差 1个脉冲,因此 M法的最大相对误差为 NN NN1 1 max?????因此, M法的相对误差与被测信号频率成反比(若频率越高,则 N越大)。M法适合于高频信号的测量。浙江大学蔡忠法电子系统综合设计与门计数器控制电路 xf清零信号闸门信号锁存器锁存信号 M法的原理框图如下: 图中锁存器的作用是为了防止在闸门高电平期间, 频率计的显示随着计数值的增加不断变化造成闪烁, 使人眼难以分辨。当计数器停止计数后(闸门信号由高变低后),才将计数值锁存并送给译码显示电路。为了防止显示闪烁,锁存信号的周期必须大于人的视觉滞留时间(约秒左右)。浙江大学蔡忠法电子系统综合设计 2. 测周法( T法) 首先把被测信号通过二分频,获得一个高电平时间或低电平时间都是一个信号周期 T的方波信号;然后用一个已知频率 f OSC 的高频方波信号作为计数脉冲, 在一个信号周期 T的时间内对信号进行计数,若在 T 时间内的计数值为 N 2,则 2 21N fTN f OSC OSC x???浙江大学蔡忠法电子系统综合设计计数器的最大误差是相差 1个脉冲,因此 T法的最大相对误差为 NN NN1 2 max?????当f x频率越高, T越小, N越小。所以 T法的相对误差与被测信号频率成正比。 T法适合于低频信号的测量。浙江大学蔡忠法电子系统综合设计 T法的原理框图如下: 与门计数器控制电路 xf清零信号高频信号 f OSC锁存器锁存信号 2分频