全国大学生电子设计大赛F题数字频率设计报告.docx
《全国大学生电子设计大赛F题数字频率设计报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《全国大学生电子设计大赛F题数字频率设计报告.docx(13页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、全国大学生电子设计大赛F题数字频率设计报告 2022年全国大学生电子设计竞赛 数字频率计(F 题) 2022年8月15日 摘要 频率计是数字电路中的一个典型应用,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,频率测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。该系统由信号输入电路、数据处理电路和显示电路构成,可实现数字频率计的测频率、周期、占空比、脉宽等各项功能。以FPGA为核心处理数据最更大程度地提高了精度。经过综合测评,发现该系统具有高分辨率、输入频率量程宽、测量精度高和输出稳定等特点。 关键词:FPGA 频率计高精度等精度高带宽 Abstract Frequency meter
2、 is a typical application of digital circuit, computer, communications equipment, audio, video, and other areas of the scientific research production indispensable measuring instrument, the role of frequency measurement in science and technology research and practical application is increasingly sys
3、tem consists of signal input circuit, data processing circuit and display circuit, which can realize the digital frequency meter measuring frequency, cycle, pulse rate, pulse width and so on various FPGA as the core processing improves the accuracy of data is the the comprehensive evaluation, found
4、that the system has high resolution, wide input frequency range, high measurement accuracy and stable output. Keywords:FPGA、Frequency meter、High precision、equal precision、High bandwidth 目录 第一章设计任务与要求 设计任务 设计并制作一台闸门时间为1s的数字频率计。 设计要求 基本要求 (1) 频率和周期测量功能 a被测信号为正弦波,频率范围为1Hz10MHz; b被测信号有效值电压范围为50mV1V; c测量
5、相对误差的绝对值不大于10-4。 (2) 时间间隔测量功能 a被测信号为方波,频率范围为100Hz1MHz; b被测信号峰峰值电压范围为50mV1V; c被测时间间隔的范围为s100ms; d测量相对误差的绝对值不大于10-2。 (3) 测量数据刷新时间不大于2s,测量结果稳定,并能自动显示单位。 发挥部分 (1) 频率和周期测量的正弦信号频率范围为1Hz100MHz,其他要求同基本要求(1)和(3)。 (2) 频率和周期测量时被测正弦信号的最小有效值电压为10mV,其他要求同基本要求(1)和(3)。 (3) 增加脉冲信号占空比的测量功能,要求: a被测信号为矩形波,频率范围为1Hz5MHz;
6、 b被测信号峰峰值电压范围为50mV1V; c被测脉冲信号占空比的范围为10%90%; d显示的分辨率为%,测量相对误差的绝对值不大于10-2。 (4)其他(例如,进一步降低被测信号电压的幅度等)。 第二章方案讨论与选择 方案设计 方案一 本方案以单片机为核心,实现波形数据的分析与显示。先将被测信号进行整形放大,把被测的正弦波整形为矩形波。然后经过分频电路之后,再利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程,并把测出的频率数据送到显示电路显示。该方案虽然程序编写较为简单但是整体上模块渐多。流程框图如下。 ? 方案二 采用基于FPGA的SOPC
7、(可编辑片上系统)技术,实现波形数据的分析与显示。在前置放大整形模块对信号进行放大整形之后输入到FPGA主控板之中,由FPGA 主控板实现数据处理和数据输出的功能。稳压电源模块为两个放大整形模块和FPGA主控板供电。基于SOPC的特点,这种方法除了放大整形模块外,可以把其余部全部集合在一片FPGA主控板上,使整体的体积大大减少的同时还提高了稳定性,测频精度高,测频范围大,调试方便。流程框图如下。 输入输入 方案选择 经过综合考虑,方案二相对于方案一来说,程序编写灵活度高,整体结构简洁,相对容易达到设计要求,且精度高,调试方便,所以我们选择了方案二。 第三章理论分析与计算 总体分析 数字频率计由
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 全国大学生 电子设计 大赛 数字 频率 设计 报告
限制150内