等精度频率计设计一、设计原理：测试频率的基本方法包括直接测频法和测周法。
其中直接测频法是产生一个标准宽度（例如1s）的时基信号，然后在这个信号时间范围内打开闸门对被测频率信号进行计数。
此方法的弱点之一是高精度的标准时基信号不容易获得；其二这种方法对于高频信号有保证，但对于低频信号由于计数周期有限测试精度较低。
测周法是用被测信号作为闸门信号、对标准脉冲信号进行计数，显然这种方法适合测量低频信号的频率。
等精度测频法的核心思想是用两个计数器分别对标准脉冲和被测脉冲在相同时间内进行计数，计数时间严格同步于被频脉冲。
这种方法的最大优点是测试的精度和被测信号的频率无关，因而可以做到等精度测量。
其测试原理所示：二、等精度测频误差分析：设在一次实际的闸门时间τ以内记得被测信号和标准信号的计数值分别为N x和N s，标准信号的频率为Fs，则被测信号的频率为：若被测信号的实际频率为Fxe ，则测量误差为：由于实际闸门完全同步于被测脉冲，因此t=N x T x(其中为被测信号的周期）。
而对T s的计数则最多相差1。
所以被测信号真实的频率可以表示为：由以上各式可以得到：误差与被测频率无关，因而称为等精度测频。
三、系统框图：四、系统组成：（1）FPGA测频电路：是测频的核心电路模块，由FPGA器件组成。
（2）单片机电路模块：用于控制FPGA的测频操作和读取测频数据，并做出相应处理。
（3）数码显示模块：用8个数码显示测试结果，并采用串行静态显示方法五、FPGA模块：顶层文件波形仿真六、单片机模块：七、心得：附录一：ＦＰＧＡ程序LIBRARY IEEE;－－D_FF程序USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY D_FF ISPORT ( CLK,D,CLR : IN STD_LOGIC;Q : OUT STD_LOGIC);END D_FF;ARCHITECTURE behav OF D_FF ISBEGINPROCESS (CLK,CLR)V ARIABLE Q1:STD_LOGIC;BEGINIF CLR='1' THEN Q1:='0';ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENQ1:=D;END IF;Q<=Q1;END PROCESS;END behav;LIBRARY IEEE;－－BZH程序USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY BZH ISPORT ( BENA,BCLK,CLR : IN STD_LOGIC;BZQ : OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0)); END BZH;ARCHITECTURE behav OF BZH ISBEGINPROCESS (BCLK,CLR,BENA)V ARIABLE BZQ1:STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);BEGINIF CLR='1' THEN BZQ1:=(OTHERS =>'0');ELSIF BCLK'EVENT AND BCLK='1' THENIF BENA='1' THENBZQ1:=BZQ1+1;END IF;END IF;BZQ<=BZQ1;END PROCESS;END behav;LIBRARY IEEE;－－TF 程序USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY TF ISPORT ( ENA,TCLK,CLR : IN STD_LOGIC;TSQ : OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0)); END TF;ARCHITECTURE behav OF TF ISBEGINPROCESS (TCLK,CLR,ENA)V ARIABLE TSQ1:STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);BEGINIF CLR='1' THEN TSQ1:=(OTHERS =>'0');ELSIF TCLK'EVENT AND TCLK='1' THENIF ENA='1' THENTSQ1:=TSQ1+1;END IF;END IF;TSQ<=TSQ1;END PROCESS;END behav;LIBRARY IEEE;－－MUX64_8 程序USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY MUX64_8 ISPORT ( SEL : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);BZQ : IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);TSQ : IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);DATA : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END MUX64_8;ARCHITECTURE behav OF MUX64_8 ISBEGINDATA <= BZQ(7 DOWNTO 0) WHEN SEL="000" ELSE BZQ(15 DOWNTO 8) WHEN SEL="001" ELSEBZQ(23 DOWNTO 16) WHEN SEL="010" ELSEBZQ(31 DOWNTO 24) WHEN SEL="011" ELSETSQ(7 DOWNTO 0) WHEN SEL="100" ELSETSQ(15 DOWNTO 8) WHEN SEL="101" ELSETSQ(23 DOWNTO 16) WHEN SEL="110" ELSETSQ(31 DOWNTO 24);END behav;附录二：单片机程序#include <reg51.h>sbit clr=P2^3;sbit cl=P2^4;sbit start=P2^5;unsigned long fx,fs=199981300,save;unsigned char code led_tab[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,0x01,0x00};//LED数码管显示0123456789.共阴反向送数void delay(unsigned char z);void send(unsigned char m);void display(unsigned long n);struct p2_control{unsigned sel:3;}dat;void main(){unsigned long nx=0,ns=0,input=0;while(1){cl=0;clr=0; //初始化clr=1;delay(1);clr=0; //清零cl=1;delay(2000);cl=0; //产生闸门信号clif (start!=0){for(dat.sel=0;dat.sel<8;dat.sel++){P2=dat.sel;delay(1);input=P0;switch(dat.sel){case 0 : ns=ns+input;break;case 1 : ns=ns+(input<<8);break;case 2 : ns=ns+(input<<16);break;case 3 : ns=ns+(input<<24);break;case 4 : nx=nx+(input);break;case 5 : nx=nx+(input<<8);break;case 6 : nx=nx+(input<<16);break;case 7 : nx=nx+(input<<24);break;}}}fx=(nx/ns)*fs;// while(fx==save);// save=fx;display(fx);}}void delay(unsigned char z) //1ms延迟{unsigned int x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=124;y>0;y--);}void display(unsigned long n) //显示，单位为Hz {int c;for(c=0;c<8;c++) //去余辉{send(11);}send(n/10000000);n=n%10000000;send(n/1000000); n=n%1000000;send(n/100000); n=n%100000;send(n/10000); n=n%10000;send(n/1000); n=n%1000;send(n/100); n=n%100;send(n/10); n=n%10;send(n);}void send(unsigned char m) //发送位数{TI=0;SBUF=led_tab[m];while(TI==0);delay(1);}。
