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基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计设计

摘要

基于传统测频原理的频率计的测量精度将随着被测信号频率的下降而

降低，在实用中有很大的局限性，而等精度频率计不但有较高的测量

精度，而且在整个测频区域内保持恒定的测试精度。运用等精度测量

原理，结合单片机技术设计了一种数字频率计，由于采用了屏蔽驱动

电路及数字均值滤波等技术措施，因而能在较宽定的频率范围和幅度

范围内对频率，周期，脉宽，占空比等参数进行测量，并可通过调整

闸门时间预置测量精度。选取的这种综合测量法作为数字频率计的测

量算法，提出了基于FPGA的数字频率计的设计方案。给出了该设计

方案的实际测量效果，证明该设计方案切实可行，能达到较高的频率

测量精度。

关键词等精度测量，单片机，频率计，闸门时间，FPGA

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ABSTRACT

Alongwithismeasuredbasedonthetraditionalfrequencymeasurementprinciplefrequency

meter

verybiglimitation,butandsoontheprecisionfrequencymeternotonlyhasteachesthehigh

measuringaccuracy,moreovermaintainstheconstanttestprecisionintheentirefrequency

measurementregion.Usingandsoontheprecisionsurveyprinciple,unifiedthemonolithic

integratedcircuittechnicaldesignonekindofnumeralfrequencymeter,becausehasusedthe

couldincomparedinthefrequencyrangeandthescopescopewhichthewidthdecidedtothe

frequency,thecycle,thepulsewidth,occupiedparameterandsoonspatialratiocarriesonthe

thiskindofsynthesismeasuredthemensurationtookthedigitalfrequencymeterthesurvey

algorithm,proposedbasedontheFPGAdigitalfrequencymeterdesignproposal.Hasproducedthis

designproposalactualsurveyeffect,provedthisdesignproposalispracticalandfeasible,can

achievethehighfrequencymeasurementprecision

KeywordsPrecisionsurvey,microcontroller,frequencymeter,strobetime，fieldprogrammable

gatearray

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1绪论

测量频率是电子测量技术中最常见的测量之一。不少物理量的测量,如时间、

速度等都涉及到或本身可转化为频率的测量。目前,市场上有各种多功能、高精

度、高频率的数字频率计,但价格不菲。而在实际工程中,并不是对所有信号的

频率测量都要求达到非常高的精度。

目前,有三种常用的数字频率的测量方法:直接测量法(以下称M法)、周期

测量法(以下称T法)和综合测量法(以下称M/T法)。M法是在给定的闸门时间

内测量被测信号的脉冲个数,进行换算得出被测信号的频率。T法是通过测量被

测信号一个周期时间计时信号的脉冲个数,然后换算出被测信号的频率。这两种

测量法的精度都与被测信号有关,因而它们属于非等精度测量法。而M/T法它通

过测量被测信号数个周期的时间,然后换算得出被测信号的频率,克服了测量精

度对被测信号的依赖性。M/T法的核心思