简易数字化频率测试系统的电路设计.doc

天津理工大学本科毕业设计开题报告届 ：2012 系别：电子信息工程 专业：电子信息工程 2012年1月 6日 毕业设计题目简易数字化频率测试系统的电路设计学生姓名AAA学号00000000指导教师BBB职称CCCC1 本题目研究的目的及意义： 本设计以单片机为核心，单片机可以快速，精确地测出信号的频率，并且可以用直观的数字显示出来。用单片机制作的数字频率计所需要的硬件要求比较简单，维修方便，利用单片机的软件部分可以实现测量不同频率范围。在数字电路中，数字频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。在CMOS电路系列产品中，数字频率计是用量最大、品种很多的产品，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，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。 2 本题目研究背景： 数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代。但其发展比模拟电路发展的更快。从60年代开始，数字集成器件以及双极型工艺制成了小规模逻辑器件。随后发展到中规模逻辑器件；70年代末，微处理器的出现，使数字集成电路的性能产生质的飞跃。逻辑门是数字电路中一种重要的逻辑单元电路。近年来，可编程逻辑器件PLD特别是现场可编程门阵列FPGA的飞速进步，是数字电子技术开创了新局面，不仅规模大，而且将硬件与软件相结合，使器件的功能更加完善，使用更灵活。3 题目研究的重要性： 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，视频率测量的重要手段之一。电子计数器频率有两种方式：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。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，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。与传统测量相比，运用了单片机频率计有着体积更小，运算速度更快，测量范围更宽的优点，更重要的是它能大大的降低制作成本。他可以应用与工业控制等其他领域，频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化。在生产线的生产测试中，频率计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出的频率变化，用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品，确保质量。4 本题目研究的内容及目标：本课题采用数字电路来制作一个1HZ1MHZ的数字频率计，并将所需要的频率通过数码管显示出来。数字频率计主要有四部分组成：时基电路、闸门电路、逻辑控制电路以及可控制的计数、译码、显示电路。该方案可以测量多个通带的信号，通过同部门和功能切换部分电路对电路进行分时复用。用两个计数器实现时间计数和时间计数分开。在有必要的现实其他通道的测量结果的时候另一个通道的数据会被存在单片机里。并可通过键盘仅向相应的设置。可编程逻辑器件（PLD）芯片上的电路和金属引线都是由期间生产厂家做好的，但是它的逻辑功能在出厂时并没有确定，可由用户根据需要借助于PLD开发工具通过对其“编程”的办法来确定。此次设计就是在可编程逻辑器件的芯片上完成频率计数字系统的设计。该题目中，首先设计一个一秒的基准信号，还要设计被测信号的输入控制电路，另外还要设计六位的LED扫描显示电路。要求在整个设计系统中解决时序电路的竞争冒险问题。不能因此出现计数误差。根据要求，选择不同结构的可编程逻辑器件，来完成高性能的数字系统的设计。EDA设计的特点是自顶向下的层次化设计，可以用硬件描述语言进行设计，可以进行逻辑综合与优化、工作平台的开放和标准化、多功能库的引用等，使得设计工作自动化程度大大提高，了解EDA设计的特点，对运用EDA工具完成设计项目会有很大帮助。5 参考文献和资料：1侯伯亨，顾新 VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计 西安，西安电子科技大学出版社，20092潘松，王继业 EDA技术实用教程 北京,科技出版社，20023赵雅兴 FPGA原理、设计与应用 天津,天津大学出版社，19994宋万杰 CPLD技术及其应用 西安，西安电子科技大学出版社，19995冯涛 可编程逻辑器件开发技术MAX+plus ll 入门与提高 人民邮电出版社，20036延明，张亦华，肖冰 数字逻辑设计实验与EDA技术 北京邮电大学出版社，20067北京理工大学ASIC研究所