一種基于FPGA的頻率測量裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種基于FPGA的頻率測量裝置，包括整形電路和設置在FPGA內部的第一測頻模塊、第二測頻模塊、第一脈沖測量模塊、異或門、與異或門輸出端相連接的第二脈沖測量模塊及MCU；所述第一測頻模塊與整形電路輸出端相連接，所述第一測頻模塊、第二測頻模塊、第一脈沖測量模塊和第二脈沖測量模塊的輸出端均與MCU的輸入端相連接。本實用新型專利技術降低了電路的復雜度，且不易受外界干擾，可精確測量正弦波的頻率和矩形波的頻率f、周期T、占空比、時間間隔及相位差。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種基于FPGA的頻率測量裝置，屬于電子測量

技術介紹
數字頻率計是采用數字電路制做成的能實現對周期性變化信號頻率測量的儀器。 頻率計主要用于測量正弦波、矩形波等周期信號的頻率值。其擴展功能可以測量信號的周 期和脈沖寬度。通常說的數字頻率計是指電子計數式頻率計。 在電子
，頻率是一個最基本的參數。數字頻率計作為一種最基本的測量 儀器以其測量精度高、速度快、操作簡便、數字顯示等特點被廣泛應用。將數字頻率計與微 處理器相結合，可實現測量儀器的多功能化、程控化和智能化，隨著現代科技的發展，基于 數字式頻率計組成的各種測量儀器、控制設備、實時監測系統已應用到國際民生的各個方 面。現有技術中，將數字頻率計與微處理器相結合構成的裝置，存在著硬件結構復雜、易受 干擾、穩定性低等缺陷。
技術實現思路
針對現有技術存在的不足，本技術目的是提供一種基于FPGA的頻率測量裝 置，本技術降低了電路的復雜度，且不易受外界干擾，可精確測量正弦波的頻率和矩形 波的頻率f、周期T、占空比、時間間隔及相位差。 為了實現上述目的，本技術是通過如下的技術方案來實現： 本技術的一種基于FPGA的頻率測量裝置，包括整形電路和設置在FPGA內部的 第一測頻模塊、第二測頻模塊、第一脈沖測量模塊、異或門、與異或門輸出端相連接的第二 脈沖測量模塊及MCU;所述第一測頻模塊與整形電路輸出端相連接，所述第一測頻模塊、第 二測頻模塊、第一脈沖測量模塊和第二脈沖測量模塊的輸出端均與MCU的輸入端相連接。 上述整形電路具體采用的是TLV3501整形電路。 上述TLV3501整形電路包括滯回比較器電路。上述第一測頻模塊及第二測頻模塊均包括D觸發器和帶使能端ΕΝΑ的第一計數器 及第二計數器;所述D觸發器的q端連接到第一計數器及第二計數器的使能端ΕΝΑ上，所述D 觸發器的d端連接閘門信號，elk端連接待測信號。上述第一脈沖測量模塊及第二脈沖測量模塊均包括D觸發器、帶使能端ΕΝΑ及ENB 的第三計數器和帶使能端ΕΝΑ的第二計數器;所述D觸發器的q端連接到第一計數器及第二 計數器的使能端ΕΝΑ上，所述D觸發器的d端連接閘門信號，elk端連接待測信號，待測信號還 與第三計數器的使能端ENB相連接。 本技術與現有技術相比，其顯著優點是在于： ⑴頻率測量時，每個測頻模塊，包括兩個計數器和一個D觸發器，D觸發器的應用 使得閘門信號與待測信號同步，相比于傳統方案，避免了對被測信號計數時產生的±1誤 差。在閘門時間為Is的情況下，最低測量頻率可達1Hz; (2)可精確測量帶小數的頻率值，如1. 1Hz; (3)測量兩路矩形波信號的相位差、時間間隔時，系統對兩路信號做異或運算，將 兩路信號的時間間隔以高電平的形式體現在異或門的輸出信號中，隨后根據計數器的計數 得出時間間隔，該方法簡單高效； ⑷FPGA采用50M晶振，經過倍頻，使得最高測量頻率可達到100MHz; (5)可精確測量ΙΗζ-ΙΟΟΜΗζ正弦波信號的頻率和周期，測量誤差不超過萬分之一； 可精確測量ΙΟ0Hz-ΙΜΗζ矩形波信號的頻率、占空比和時間間隔等參數，頻率測量誤差不超 過萬分之一，占空比和時間間隔的測量誤差不超過百分之一； (6)閘門信號默認為1秒，所有參數測量的響應時間不超過1.1秒； (7)頻率計只有三個信號輸入接口，在不需人為切換通道的前提下，不但可以同時 測量低頻和高頻信號，也可同時測試多個頻率參數。 (8)數字電路與處理器模塊全部搭建在FPGA中，使得裝置硬件結構簡單、體積小， 穩定性尚?！靖綀D說明】 圖1是本技術的頻率測量裝置原理框圖； 圖2是本技術的TLV3501整形電路圖； 圖3是本技術的第一測頻模塊和第二測頻模塊結構示意圖； 圖4是本技術的第一脈沖測量模塊和第二脈沖測量模塊示意圖； 圖5是本技術的頻率測量功能示意圖； 圖6是本技術的矩形波占空比測量功能示意圖； 圖7是本技術的矩形波時間間隔、相位差測量功能示意圖。【具體實施方式】 為使本技術實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面 結合【具體實施方式】，進一步闡述本技術。參見圖1，基于FPGA(片內單片機）的數字頻率計，包括TLV3501整形電路和設置在 FPGA片內的測頻模塊(測頻模塊1、測頻模塊2)、脈沖測量模塊(脈沖測量模塊1、脈沖測量模 塊2)、異或門及MCU。待測正弦波信號，經過整形電路觸發整形，形成同頻率方波信號，進入測頻模塊1， 從而測得待測正弦波的頻率。待測矩形波1分三路，分別進入測頻模塊2、脈沖測量模塊1和 異或門。待測矩形波2與待測矩形波1的一路分信號進入異或門，異或門輸出端連接到脈沖 測量模塊2。 本技術測量系統包括三個信號輸入通道:正弦波信號通道、矩形波信號1通道 和矩形波信號2通道。測量時，正弦波從正弦波信號通道進入;測量矩形波信號的頻率、周期 和占空比等參數時，矩形波信號從矩形波信號1通道進入;測量兩路同頻矩形波信號的時間 間隔時，兩路信號分別從矩形波信號1通道和矩形波信號2通道進入。 對上述各模塊的具體描述如下： TLV3501整形電路，待測的正弦波形，進入如圖2所示的滯回比較器電路經當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于FPGA的頻率測量裝置，其特征在于，包括整形電路和設置在FPGA內部的第一測頻模塊、第二測頻模塊、第一脈沖測量模塊、異或門、與異或門輸出端相連接的第二脈沖測量模塊及MCU；所述第一測頻模塊與整形電路輸出端相連接，所述第一測頻模塊、第二測頻模塊、第一脈沖測量模塊和第二脈沖測量模塊的輸出端均與MCU的輸入端相連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：華國環，費敬敬，陳彭鑫，陳治宇，
申請(專利權)人：南京信息工程大學，
類型：新型
國別省市：江蘇;32