本实用新型专利技术公开了一种基于FPGA的频率测量装置，包括整形电路和设置在FPGA内部的第一测频模块、第二测频模块、第一脉冲测量模块、异或门、与异或门输出端相连接的第二脉冲测量模块及MCU；所述第一测频模块与整形电路输出端相连接，所述第一测频模块、第二测频模块、第一脉冲测量模块和第二脉冲测量模块的输出端均与MCU的输入端相连接。本实用新型专利技术降低了电路的复杂度，且不易受外界干扰，可精确测量正弦波的频率和矩形波的频率f、周期T、占空比、时间间隔及相位差。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种基于FPGA的频率测量装置，属于电子测量
技术介绍
数字频率计是采用数字电路制做成的能实现对周期性变化信号频率测量的仪器。 频率计主要用于测量正弦波、矩形波等周期信号的频率值。其扩展功能可以测量信号的周 期和脉冲宽度。通常说的数字频率计是指电子计数式频率计。 在电子
，频率是一个最基本的参数。数字频率计作为一种最基本的测量 仪器以其测量精度高、速度快、操作简便、数字显示等特点被广泛应用。将数字频率计与微 处理器相结合，可实现测量仪器的多功能化、程控化和智能化，随着现代科技的发展，基于 数字式频率计组成的各种测量仪器、控制设备、实时监测系统已应用到国际民生的各个方 面。现有技术中，将数字频率计与微处理器相结合构成的装置，存在着硬件结构复杂、易受 干扰、稳定性低等缺陷。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术目的是提供一种基于FPGA的频率测量装 置，本技术降低了电路的复杂度，且不易受外界干扰，可精确测量正弦波的频率和矩形 波的频率f、周期T、占空比、时间间隔及相位差。 为了实现上述目的，本技术是通过如下的技术方案来实现： 本技术的一种基于FPGA的频率测量装置，包括整形电路和设置在FPGA内部的 第一测频模块、第二测频模块、第一脉冲测量模块、异或门、与异或门输出端相连接的第二 脉冲测量模块及MCU;所述第一测频模块与整形电路输出端相连接，所述第一测频模块、第 二测频模块、第一脉冲测量模块和第二脉冲测量模块的输出端均与MCU的输入端相连接。 上述整形电路具体采用的是TLV3501整形电路。 上述TLV3501整形电路包括滞回比较器电路。上述第一测频模块及第二测频模块均包括D触发器和带使能端ΕΝΑ的第一计数器 及第二计数器;所述D触发器的q端连接到第一计数器及第二计数器的使能端ΕΝΑ上，所述D 触发器的d端连接闸门信号，elk端连接待测信号。上述第一脉冲测量模块及第二脉冲测量模块均包括D触发器、带使能端ΕΝΑ及ENB 的第三计数器和带使能端ΕΝΑ的第二计数器;所述D触发器的q端连接到第一计数器及第二 计数器的使能端ΕΝΑ上，所述D触发器的d端连接闸门信号，elk端连接待测信号，待测信号还 与第三计数器的使能端ENB相连接。 本技术与现有技术相比，其显著优点是在于： ⑴频率测量时，每个测频模块，包括两个计数器和一个D触发器，D触发器的应用 使得闸门信号与待测信号同步，相比于传统方案，避免了对被测信号计数时产生的±1误 差。在闸门时间为Is的情况下，最低测量频率可达1Hz; (2)可精确测量带小数的频率值，如1. 1Hz; (3)测量两路矩形波信号的相位差、时间间隔时，系统对两路信号做异或运算，将 两路信号的时间间隔以高电平的形式体现在异或门的输出信号中，随后根据计数器的计数 得出时间间隔，该方法简单高效； ⑷FPGA采用50M晶振，经过倍频，使得最高测量频率可达到100MHz; (5)可精确测量ΙΗζ-ΙΟΟΜΗζ正弦波信号的频率和周期，测量误差不超过万分之一； 可精确测量ΙΟ0Hz-ΙΜΗζ矩形波信号的频率、占空比和时间间隔等参数，频率测量误差不超 过万分之一，占空比和时间间隔的测量误差不超过百分之一； (6)闸门信号默认为1秒，所有参数测量的响应时间不超过1.1秒； (7)频率计只有三个信号输入接口，在不需人为切换通道的前提下，不但可以同时 测量低频和高频信号，也可同时测试多个频率参数。 (8)数字电路与处理器模块全部搭建在FPGA中，使得装置硬件结构简单、体积小， 稳定性尚。【附图说明】 图1是本技术的频率测量装置原理框图； 图2是本技术的TLV3501整形电路图； 图3是本技术的第一测频模块和第二测频模块结构示意图； 图4是本技术的第一脉冲测量模块和第二脉冲测量模块示意图； 图5是本技术的频率测量功能示意图； 图6是本技术的矩形波占空比测量功能示意图； 图7是本技术的矩形波时间间隔、相位差测量功能示意图。【具体实施方式】 为使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面 结合【具体实施方式】，进一步阐述本技术。参见图1，基于FPGA(片内单片机）的数字频率计，包括TLV3501整形电路和设置在 FPGA片内的测频模块(测频模块1、测频模块2)、脉冲测量模块(脉冲测量模块1、脉冲测量模 块2)、异或门及MCU。待测正弦波信号，经过整形电路触发整形，形成同频率方波信号，进入测频模块1， 从而测得待测正弦波的频率。待测矩形波1分三路，分别进入测频模块2、脉冲测量模块1和 异或门。待测矩形波2与待测矩形波1的一路分信号进入异或门，异或门输出端连接到脉冲 测量模块2。 本技术测量系统包括三个信号输入通道:正弦波信号通道、矩形波信号1通道 和矩形波信号2通道。测量时，正弦波从正弦波信号通道进入;测量矩形波信号的频率、周期 和占空比等参数时，矩形波信号从矩形波信号1通道进入;测量两路同频矩形波信号的时间 间隔时，两路信号分别从矩形波信号1通道和矩形波信号2通道进入。 对上述各模块的具体描述如下： TLV3501整形电路，待测的正弦波形，进入如图2所示的滞回比较器电路经当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于FPGA的频率测量装置，其特征在于，包括整形电路和设置在FPGA内部的第一测频模块、第二测频模块、第一脉冲测量模块、异或门、与异或门输出端相连接的第二脉冲测量模块及MCU；所述第一测频模块与整形电路输出端相连接，所述第一测频模块、第二测频模块、第一脉冲测量模块和第二脉冲测量模块的输出端均与MCU的输入端相连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：华国环，费敬敬，陈彭鑫，陈治宇，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。