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数字电子技术基础课程设计——拔河机计数器第1章引言现今科学技术日新月异，信息是一个高度发展的产业，而数字技术是信息的基础，数字技术是目前发展最快的领域之一，数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视、雷达，通信等各个领域。
开发数字电路来实现更多的功能，是我们学习数字技术的职责。
现在人们越来越感觉到科技带来的实惠方便和娱乐。
所以我们更应把所学知识应用到生活当中去，使它给我们添加更多的欢乐和方便。
拔河比赛游戏机就是一个结构比较简单但综合性和趣味性的试验，就是设计一个由数字电路构成和显示的游戏机，甲乙双方各持一个按键，迅速地、不断地按动产生脉冲，谁按得快，亮点向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次，移到任一方终端指示灯点亮，这一方就获胜。
第2章总体设计方案2.1设计思路(1)比赛开始时，由裁判下达命令后，甲乙双方才能输入信号，否则，由于电路具有自锁功能，使输入信号无效。
(2) 拔河游戏机由15个电平指示灯排列成一行，裁判下达“比赛开始”的命令后，只有中间一个电平指示灯亮，以此作为拔河的中心线，甲乙双方各持一个按键，迅速地、不断地按动产生脉冲，谁按得快，亮点向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。
移到任一方终端指示灯点亮，这一方就获胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经裁判复位后才使亮点恢复到中心线当一局比赛结束后,由点亮该终点灯的信号使电路封锁加减脉冲信号的作用.即实现电路自锁,使加家减脉冲无效。
同时，使计分电路自动加分。
(3)控制电路部分应能控制由振荡器产生的脉冲信号进入计数器的加减脉冲的输入端，其进入方向则由参赛双方的按键信号决定。
2.2 电路设计原理拔河游戏机用15个电平指示灯排列成一行，开机后只有中间一个点亮，有以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速地、不断地按动产生脉冲，谁按得快，亮点向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。
移到任一方终端指示灯点亮，这一方就得胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经复位后才使亮点恢复到中心线。
本科毕业论文（设计、创作）题目：环形计数器和扭环形计数器设计学生姓名：学号：院（系）：电子信息工程学院专业：通信工程入学时间：年月导师姓名：职称/学位：导师所在单位：完成时间：2014年5月环形计数器和扭环形计数器设计摘要现代世界的快速发展，夜生活已成为大多数城市不可缺少的生活，在夜生活中，五彩斑斓，形状不断变化的LED灯走入了大家的生活。
而各种形状的LED灯，随着技术的不断发展，EDA设计得到不断地发展和应用，LED灯所表示的图案多种多样，LED灯中最简单的就数流水灯，而流水灯可以由环形计数器或扭环形计数器控制。
本文以环形计数器和扭环形计数器为设计对象，根据其相关规律，设计其运行电路，以及用verilog硬件描述语言实现。
内容主要涉及计数器的循环与自启动以及最后整个计数器的检测方案和仿真。
本设计可以实现计数器的一些简单的控制，并用modelsim进行仿真。
关键词：环形计数器和扭环形计数器设计；Verilog；modelsim。
Twisted ring counter ring counter and designAbstractThe rapid development of the modern world, night life has become indispensable in the life most of the city, in the nightlife, colorful, shape changing LED lights went into people's lives. And various shapes of LED lights, with the continuous development of technology, EDA design get continuously development and application of LED lamp represents pattern is varied, the most simple several water light LED lights, lights and running water can be controlled by the ring counter or twisting the ring counter. This article is based on the circular counter and twisting the ring counter as the design object. According to the counter relevant laws , the counter is to design the operation circuit .this design adopts hierarchical method and verilog hardware description language to realize. This article is mainly related to counter circulation and since the start and final of the test scheme and simulationThis design can realize some simple control counter, and modelsim simulationKeywords: ring counter and twisting the ring counter design ;Verilog; modelsim.目录1.引言 (1)2.设计任务和要求 (1)2.1设计任务 (2)2.2设计要求 (3)3．设计原理 (3)3.1环形计数器定义 (3)3.2环形计数器工作原理 (3)3.3扭环形计数器定义 (3)3.4扭环形计数器工作原理 (3)4.环形计数器的设计 (3)5.扭环形计数器设计 (6)6.环形计数器的自启动设计 (9)7.扭环形计数器的自启动设计： (11)8.结束语 (13)主要参考文献 (15)致谢 (16)1 引言随着社会的不停发展，越来越多的LED灯用于城市的装饰，让城市在夜晚也可以变得炫彩夺目，熠熠生辉。
一种基于PLC的电子计数器产品的设计摘要近些年来，新型的plc电子计数产品不断开发、创新、完善和应用，使工业生产企业自动化程度得到了很好的提高，并获得了重大的经济效益。
本产品的设计是以某药品生产厂家的包装生产线的电子计数器为基础，进行简单的设计，该设计需要满足能够对完成产品的合格产品数量和问题产品数量进行分别统计并显示。
关键词 plc；电子计数器；设计中图分类号tp39 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）49-0229-020引言plc可编程逻辑控制器电子产品综合了当代计算机技术、自动化控制技术、通信技术以及传统的继电器控制等先进的电子技术，从而使新型电子自动化控制产品越来越多的呈现体积小、使用灵活、结构简单、可靠性高、抗干扰能力强等诸多优点。
随着我国科学技术和经济的不断发展，plc的电子产品越来越多的在工业生产领域中得到重要应用，其已经成为了现代工业自动化的三大支柱产业之一。
plc电子计数器产品以微处理器为核心，已经成为电子计算机产品、数据处理系统、各种自动化处理技术以及数字式仪表产品中不可或缺的重要部分，并越来越广泛的得到应用。
近些年来，新型的plc电子计数产品不断开发、创新、完善和应用，使工业生产企业自动化程度得到了很好的提高，并获得了重大的经济效益。
本产品的设计是以某药品生产厂家的包装生产线的电子计数器为基础，进行简单的设计，该设计需要满足能够对完成产品的合格产品数量和问题产品数量进行分别统计并显示。
1 电子计数器产品设计对动态的药品进行计数统计并显示是药品生产企业现代化的重要标志，也是企业提高生产效率、获得较高生产效益的需要，药品进行计数器具有精度高、速度快、能够实现自动测量，并且能够对包装车间的药品进行在线计数。
1.1设计原理在对plc电子计数产品控制系统的程序进行设计时，首先要根据产品生产流水线的情况，从前至后确定系统的输入（i）、输出（o）量，依据i/o点数由小到大尽可能把一个系统、设备或部件的i/o 信号集中以利于维护。
目录1绪论 (2)1.1课题背景 (2)1.2秒表的发展趋势 (2)1.3本课题研究内容 (3)2研究方案与预期成果 (3)2.1研究方案 (3)2.1.1时钟电路方案 (3)2.1.2显示电路方案 (3)2.1.3系统主控制电路 (4)2.2预期成果 (4)3各芯片引脚图 (4)3.174LS192芯片 (4)3.274LS47芯片 (5)3.3七段数码管显示器 (6)4系统电路图 (8)5仿真软件介绍 (10)5.1EW B软件介绍 (10)5.2EW B32软件主界面窗口 (11)5.3菜单栏 (11)6电路仿真 (14)6.1分析仿真 (14)6.2分析 (14)6.3误差分析 (15)7系统硬件焊接与调试 (15)7.1焊接步骤 (15)7.2元件清单 (15)7.3实物图 (16)7.4硬件电路测试 (18)多功能电子秒表的设计摘要：随着电子技术的发展和应用领域的扩大与深入，电子技术的重要性日益突出。
作为一个学电子信息专业的学生，我们必须不断地了解更多的新产品信息，就更加要求我们对专业知识有更深的理解，更强的实验操作能力。
本设计的多功能电子秒表系统以74ls192芯片为中心器件，利用其既能正计时又能倒计时的原理，结合74ls47译码器、显示管来设计多功能电子秒表。
这就需要了解组合逻辑电路和时序逻辑电路；了解集成电路的引脚安排；了解各种计数、译码芯片的逻辑功能及使用方法；了解数字钟的原理。
本次设计是基于100进制电子数字钟的原理，实现具有100进制正计时与倒计时的电子钟，它主要由脉冲、100进制加减法器74LS192、译码器74LS47各功能模块在Ewb软件中将其仿真模拟出来，然后将其打包成可调用的元件，这时，再进行时序仿真、引脚锁定和嵌入逻辑分析仪之后，就编译下载至硬件中，选择正确的模式和各种设置后即可实现这次设计所要求的功能。
关键词：多功能电子秒表；100进制加减法计数；74ls192芯片；74ls47芯片。
目录摘要 (1)1数字钟的结构设计及方案选择 (2)1.1振荡器的选择 (2)1.2计数单元的构成及选择 (3)1.3译码显示单元的构成选择 (3)1.4校时单元电路设计及选择 (4)2 数字钟单元电路的设计 (4)2.1振荡器电路设计 (4)2.2时间计数单元设计 (4)2.2.1集成异步计数器74LS390 (5)2.2.2 用74LS390构成秒和分计数器电路 (5)2.2.3用74LS390构成时计数器电路 (6)2.2.4 时间计数单元总电路 (7)2.3译码显示单元电路设计 (7)2.4 校时单元电路设计 (7)2.5整点报时单元电路设计 (1)3 数字钟的实现电路及其工作原理 (9)4电路的搭建与调试 (10)5结束语 (10)参考文献 (11)附录1： (12)摘要数字钟被广泛用于个人家庭及公共场所,成为人们日常生活中的必需品。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。
因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意。
数字电子钟，从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
数字电子钟有以下几部分组成：振荡器，分频器，60进制的秒、分计时器和12进制计时计数器，秒、分、时的译码显示部分及校正电路等。
关键词：数字钟 555多谐振荡器计数器 74LS390 74LS48数字电子时钟的设计及制作1数字钟的结构设计及方案选择数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路。
主要由振荡器、分频器、计数器、译码器显示器和校时电路组成。
振荡器产生稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，通常使用石英晶体震荡器，然后经过分频器输出标准秒脉冲，或者由555构成的多谐振荡器来直接产生1HZ的脉冲信号。
秒计数器满60后向分计数器进位，分计数器满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“12翻1”规律计数。
年江西省电子设计大赛题目及电路解析————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2 0 1 2年江西省大学生电子设计制作现场赛赛题某县，有一个免费参观的“陶渊明故里纪念馆”，其入口与出口分道进出，且采用如同地铁的入口、出口的措施，确保单向通行。
在入口与出口处还设有红外检测、声响、累加计数器装置，当游人进（出）馆时，须穿过红外检测器。
凡有人进入检测区，立即发出清晰、响亮的声响“叮…当…，，，然后计数器自动加1 。
这样，可自动统计每天的参观人数，同时当工作人员下班、闭馆前，先检查出、入口累加计数器的计录。
若出口计录小于入口计录数，说明馆内还有游人。
工作人员便发出通知。
直至出、入口计数器计录相等，工作人员便闭馆下班。
请参赛者在赛场提供的器材中，选取所需器材，利用传感器技术及模拟电路、数字电路知识，设计、制作一个能模拟完成上述入口（或出口）处的红外检测、声响、计数功能的电子作品，限于竞赛条件，累加计数器只用2位，即计数范围为“1-99"。
要求：1)红外检测部件间距：可客人的中指缓慢穿过而不会碰及红外管，为此要求发射管与接收管工作面间距至少有2 5mm，即俯视看万能板，发射管与接收管的工作面，二者间至少相隔1 0个焊孔的距离。
2)手动清零：进入工作状态前，先手动清霉（复位），显“00"，再处于等待工作的状态（不是自动复位）。
3)声响要求：“叮…当…”，．必须是清晰、响亮的双音（犹如门铃声），单音无效。
4)工作顺序：必须先进入检测、再发出“叮…当…”声响，最后累加计数并显示计录结果。
彼此动作连贯，但能分清先后，当发．出“叮…”声时门闸打开，发出“当…”声时游人进门，计数显示。
：_5)扬声器固定在万能板上：为防止作品在评审时出故障，扬声器必须固定在万台皂板的元件面，可用IN4007多余的引线剪下后，一头从板的元件面穿过再焊在万能板上，另一头（较长）留在元件面，往下压扣住扬声器，这样，一般有2根足矣。
电子信息工程专业综合课程设计任务书摘要：单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物，它是嵌入式控制系统的核心，如今，它已广泛的应用到我们生活中的各个领域，电子、科技、通信、汽车、工业等。
我们这次设计的多功能科学计算器也是利用AT89C51单片机制作而成。
该计算器设计是采用C语言编写，实现了六位数范围内的加、减、乘、除基本的四则运算，此外该计算器除了具备基本的计算功能以外还具有计时和倒计时的功能，也就是说该计算器具有两个工作模式，计算模式和计时模式，而计时模式里又包含正计时和倒计时的功能，这样一个简易的计算器实现了多功能，比较实用和方便。
该设计电路是采用AT89C51单片机为主要控制电路，然后使用74LS245缓冲驱动电路驱动六位LED数码管显示数据，利用加上4×4矩阵键盘完成电路的实际操作。
电路比较简单，但是很实用方便。
关键字：AT89C51 多功能74LS245 LED 矩阵键盘目录1.方案论证与选择 (4)1.1输入模块 (4)1.2显示模块： (5)2.其他硬件电路模块功能介绍： (6)2.1驱动模块 (6)2.2主控制模块 (7)2.3操作模块 (8)3.软件设计 (9)3.1主功能计算器部分 (9)3.2计时和倒计时部分 (9)3.3功能按键 (9)3.4软件流程图 (9)4硬件设计 (11)4.1电路工作框图 (11)4.2 硬件电路图 (12)4．3引脚锁定 (12)5.电路测试结果 (12)5.1代码提示信息 (12)5.2模式转换电路图 (13)5.3错误提示电路图 (14)5.4正常计算结果显示图 (14)6.该设计电路的改进思想 (15)7.小结 (15)8.参考文献 (16)附录（程序清单） (16)基于单片机的多功能计算器设计1.方案论证与选择1.1输入模块方案一：采用独立式按键作为输入模块，其特点：直接用I/O口构成单个按键电路，接口电路配置灵活、按键识别和软件结构简单，但是当键数较多时，占用I/O口较多，比较浪费资源；其原理图如图1所示：图1 独立的功能按键方案二：采用矩阵式键盘作为输入电路，其特点：电路和软件稍复杂，但相比之下，当键数越多时越节约I/O口，比较节省资源。
产品计数器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握产品计数器的基本概念，理解其在日常生活和数学中的应用。
2. 学会运用不同的数学方法进行产品计数，并能正确运用到实际问题中。
3. 掌握基本的计数法则，如加法、减法、乘法和除法，并能在产品计数中灵活运用。
技能目标：1. 培养学生运用数学知识解决实际问题的能力，特别是在产品计数方面的应用。
2. 提高学生在团队协作中进行数据收集、整理和分析的能力。
3. 培养学生运用信息技术工具，如电子表格等，进行产品计数和数据处理的技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数学学习的兴趣，尤其是产品计数这一领域。
2. 引导学生认识到数学知识在生活中的重要性，增强其学习的自觉性和主动性。
3. 培养学生团结协作、积极探索的精神，使其在解决问题时充满信心和耐心。
课程性质：本课程为数学学科教学，以实际问题为载体，注重培养学生的实际应用能力。
学生特点：考虑到学生年级的特点，注重启发式教学，引导学生主动参与，培养其独立思考和解决问题的能力。
教学要求：结合课程内容和学生的实际情况，设计富有启发性和实践性的教学活动，使学生能够在实践中掌握知识，提高技能，培养正确的情感态度和价值观。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 产品计数器的基本概念：介绍产品计数器的作用、种类以及在日常生活和数学中的应用。
2. 计数方法及其应用：- 教学基本的计数法则，如加法、减法、乘法和除法。
- 通过实例讲解，让学生学会运用这些方法进行产品计数。
3. 实际问题中的产品计数：- 结合教材中的案例，引导学生学会在具体情境中收集、整理和分析数据。
- 设计实践活动，让学生运用所学知识解决实际问题。
4. 信息技术工具的应用：- 介绍电子表格等工具在产品计数和数据整理中的应用。
- 指导学生掌握使用这些工具进行数据处理的技巧。
5. 团队协作与交流：- 安排小组讨论和分享，培养学生团队协作和沟通能力。
石家庄铁道大学毕业设计多功能电子计价秤设计The Design of Multifunction Electronic PriceComputing Scale2011 届电气工程系专业自动化学号学生姓名指导教师刘扬完成日期 2011年5 月 25 日毕业设计成绩单学生姓名学号班级专业自动化毕业设计题目多功能电子计价秤设计指导教师姓名刘扬指导教师职称讲师评定成绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长(主任) 签字：年月日毕业设计任务书题目多功能电子计价秤设计学生姓名学号班级专业自动化承担指导任务单位电气工程系导师姓名刘扬导师职称讲师一、主要内容单片机stc89系列实现电子秤功能，驱动LCD屏幕显示结果。
二、基本要求1.单片机完成电子秤功能，可输入单价并计算总和。
2.使用压力传感器和AD变换器采集重量信息。
3.使用Keil C编程，实现相关逻辑控制。
4.电路原理图设计。
5.提出系统设计框图，提出相应的解决方案。
6.需单片机和芯片，开发电路板以相关传感器，价格<200元。
三、主要技术指标1.电压直流5V，工作电流小于500mA。
2.完成主要功能。
3.电路原理图。
4.论文正文不少于1.5万字，查阅文献资料不少于10篇，其中外文文献2篇以上，翻译与课题有关的外文资料不少于3000汉字。
四、应收集的资料及参考文献1.C语言程序设计刘卫国中国铁道出版社2.传感器应用电路400例王煜东中国电力出版社3.单片微型计算机原理及接口技术高峰科学出版社4.传感器原理及应用张洪润清华大学出版社五、进度计划1．第1周----第2周调研、收集材料，完成开题报告；2．第3周----第4周分析、确定方案；3．第5周----第11周设计系统、编写单片机程序；4．第12周---第15周撰写论文；5．第16周完善论文，答辩。
教研室主任签字时间年月日毕业设计开题报告题目多功能电子计价秤设计学生姓名学号班级专业自动化一、本课题的研究背景近年来，电子秤已经愈来愈多的参与到数据处理和过程控制中，现代称重技术和数据系统已经成为工艺制造、储运技术、预包装技术、收货业务以及商业销售领域中不可或缺的一部分。
基于单片机简易计算器的设计汇总两个方案学院专业班级学号学生姓名联系方式指导教师职称2013年5月基于单片机的简易计算器的设计摘要近几年单片机技术的发展很快，其中，电子产品的更新速度迅猛。
计算器是日常生活中比较常见的电子产品之一。
如何才能使计算器技术更加的成熟，充分利用已有的硬件和软件条件，设计出更出色的计算器。
本设计是以STC89C52单片机为核心的计算器模拟系统设计，输入采用4*4矩阵键盘，可以进行加、减、乘、除带符号数字运算（六位整数、两位小数），并在液晶显示屏LCD1602上静态显示操作过程及结果。
本设计的操作过程是利用SCTT89C51的来控制LXD1602显示器，SCT89C51有共四个端口，作为数据的输入端和输出端，其中两个端口作为输出端，两个端口作为输出端，两个特殊的端口XTAL2和XTAL1，则作为外部振荡器的输入端和输出端。
四个端口的作用是：一个输入端接4*4矩阵键盘，另一个数据输入端接显示屏LCD1602的三个特殊端口，而另外两个端口作为输出端口，一个端口接显示屏LCD1602的数据端口，另一个端口作为振荡电路的输入端和输出端，连接好电路，接通电源，则可在液晶显示屏LCD1602显示加、减、乘、除的运算过程及结果，这是计算机的设计总过程。
关键词:单片机;C语言;计算器Simple calculator design based on single chipABSTRACTSingle-chip computer technology developing rapidly in recent years, among them,electronic product update speed is fast. The calculator is one of the electronic products are common in everyday life. How can you make the calculator technology more mature, make full use of existing hardware and software conditions, design a better calculator.This design is based on STC89C52 single-chip microcomputer as the core of calculator simulation system design, input use 4 * 4 matrix keyboard, could add, subtract, multiply and divide signed number-crunching six (integer, two decimal places), and static on the LCD display LCD1602 display operation process and results. This design process is controlled by using SCTT89C51 LXD1602 display, SCT89C51 has a total of four ports, as the data input terminal and output terminal, two of the port as the output side, the two ports as the output side, and two special port XTAL1 and XTAL2, as external oscillator input end and output end. Four port is: a 4 * 4 matrix keyboard input, another data input termination display LCD1602 three specific ports, and the other two ports as output port, a port display LCD1602 data port, another port as oscillation circuit input end and output end, good connection electric circuit, switch on the power, can be in the LCD display LCD1602 display of add, subtract, multiply and divide operation process and result, this is the computer's design process.Key words:Single chip microcomputer; The C language; Calculating machine基于单片机的简易计算器的设计序言随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步地提高，尤其是微电子技术的发展犹如雨后春笋般的变化。
题目：多功能计数器 2 摘要摘要：：本设计给出了以CycloneII型FPGA EP2C8为核心的多功能计数器的基本原理与实现方案。FPGA片内包括测频模块，测相模块，DDS查表模块及NIOSII处理器； NIOS核调节频率字与相位字控制DDS查表模块并经片外高速DA DAC900输出正弦波。测频测相模块的片外输入采用TI公司的宽带运放OPA699放大，并使用TL3116构建迟滞比较器整形为方波送入FPGA片内，由可编程逻辑在FPGA内部组建的测频测相逻辑单元，采用等精度测量方法测得结果并送NIOS核处理，在LCD上显示。经测试，频率测试范围达到1Hz~14MHz,准确度达0.1ppm，相位测量范围0~360°准确度1°，信号灵敏度达到8mvRMS。
关键词关键词：：频率测量 相位测量 DDS NiosII SOPC. Abstract: The CycloneII FPGA based multifunctional meter system is constructed of frequency measure unit, phase measure unit , DDS unit and NiosII embedded microprocessor. By setting the frequency word and the phase word, NiosII controls the DDS and drives the DAC900 to provide sine wave. With the importation of off-chip module using TI's broadband operational amplifier OPA699 and hysteresis Comparator TL3116, meter logic inside the FPGA measures the square waves using the principle of equal precision multi-period synchrony frequency measurement. Under the test environment, the whole system has obtained the request of velocity and the accuracy .
Keywords: frequency meter, phase meter, DDS, NiosII, SOPC. 一 方案论证与设计方案论证与设计 1.1方案设计方案设计 1.1.1 频率测量方案频率测量方案 方案一方案一：：快速傅里叶变换快速傅里叶变换 数据由AD离散后，经FIR滤波，送入基-4快速傅里叶变换引擎进行多级蝶形运算，从3组ROM表中取出旋转因子乘入每次蝶形运算，对每级计算输入数据进行定浮点动态指数处理，在蝶算单元之外对存放每级输入输出数据的多组双口RAM的地址用逻辑模块进行调序来实现连贯的log4N级蝶算。对所得正弦余弦结果，通过CORDIC算法，经大面积逻辑单元的移位及流水线操作得到信号在整数倍基频处的模量。即完成时域到频域的转换。
方案二方案二：：等精度计数等精度计数 将正弦信号进行迟滞比较转化为同频率的方波信号，在FPGA内，通过逻辑模块实现等精度频率测量并送NIOS核处理。测得1s左右闸门时间内整周期待测信号的时间段中，低频待 3
测信号和高频参考信号周期累计数之比，乘以参考频率即得带测信号频率。 对于以上两种方案进行比较，方案一速度快，可达到实时性测量，测量频率范围宽，但因频率分辨率完全依靠离散傅里叶变换的点数。逻辑单元和RAM的限制使得FFT不可能达到高频率分辨率，仅适合多频率混合时的测频。而方案二可在极小的消耗下实现非常精确的分辨率，在信号失真度较小，且外围环境稳定时是测频的理想方案。
1.1.2 相位测量方案相位测量方案 方案一：将两路同频信号在时域叠加，经FFT运算后，求得频域实部与虚部的模量之比的反正切值，即为正交分离下的正弦余弦相位差，作处理得到两路正弦相位差。
方案二：将被测的两路正弦波信号经比较器整形成方波信号，利用异或门电路进行鉴相处理，将得到的脉冲序列经过AD637真有效值-直流转换芯片，测出该脉冲序列的有效值，该有效值与脉冲序列的占空比成正比，从而反推出两信号的相位差。
方案三：测得两同频率待测信号对应跳沿的时间差中时钟脉冲的个数，与整周期时钟脉冲数比较，从而得出相位差。
比较三种方案，方案一在二分之一取样频率内整倍取样频率时的幅值可轻易达到的8位以上分辨率，因而计算出的相位准确度较高，但在时域上将两信号叠加所引入的误差难以很好控制，导致最终效果差。方案二在低频段时，AD637响应不平坦，转换精度有限。方案三在两信号相差较小或频率较高时，将导致相差时间计数脉冲数量不足，导致下降，但其实现简单方法简单可靠，误差最小。
1.1.3移相信号发生器方案 方案一：使用成品DDS芯片AD9851，AD9851是ADI公司的一款成品DDS发生芯片，该芯片的相位累加器为32位，而相位分辨率仅有四位，换算为仅有16种相移角度。
方案二：在FPGA内建查找表实现的程控DDS模块。在相位字的基础上频率字自累加作为ROM表地址，查表输出数据到DA；
比较两种方案，方案一移相能力无法满足本题需要；方案二的控制更灵活。 1.2主要器件型号 本设计中使用的主要器件为TI公司制造，分别为输出正/负可变电压集成三端稳压块LM317/LM337,低压差线性稳压芯片TPS78633,TTL集成施密特触发器SN74LS14, 宽带高增 4
益限压放大器OPA699,单电源Rail-to-rail双运放OPA2350,以及超快低功耗精密比较器TL3116。 3端1.5A可调正/负电压稳定器LM317/LM337具有高达1.5A的最大输出电流，内置过热、过流保护和短路保护，宽输入电压范围（最高40V），全温度范围内最大0.7%的温度系数，其具有极大的灵活性，与稳定性，为系统提供±5V电源。 单输出低压差1.5A线性稳压器TPS78633具有高达1.5A的最大输出电流，具有超低噪声、高电源抑制比等优点，0.4V的低压差使其能够在5V的电源下稳定提供可靠的3.3V系统电源，其内置的过流过热保护提高的系统的稳定性。 OPA699是宽带高增益限压放大器，其高增益稳定的特性、典型1400V/us的压摆率和260MHz的带宽增益积满足了本方案所要求的高增益（10倍）、宽带（1Hz～10MHz）。OPA699配合外部电阻构成的增益共100倍的两级前级放大器能够将最小10mVrms的小信号放大到整形系统所要求的范围。 TL3116是一款低功耗、超高速精密电压比较器，10ns的建立时间能够满足本方案要求的10MHz信号比较，并有一定的裕度，3mV的失调电压充分保证了比较门限的精度，14.7mA的通道消耗电流降低了系统能耗，5V的输出电平兼容后级整形电路。本方案中TL3116用来构造迟滞比较器将前级送来的放大后的信号转换为方波信号。 SN74LS14是一款TTL集成6施密特反相器，在本方案中用来做后级信号整形输入至FPGA。
二 系统实现统实现 2.1原理分析与硬件电路图原理分析与硬件电路图 该系统由FPGA片上数字部分及其片外模拟环境组成： 总系统框图为： 5
2.1.1 相位差测量模块 相位测量部分的实现原理为：通过测量两路波形异或时间和整周期时间内参考脉冲数之比以及超前滞后情况来求得相位差。具体时序如图
为避免由于斯密特触发器导致的方波占空比不为50%时对相位测量所造成的麻烦，首先对两路方波按周期交替取高低电平，再对处理后的两路待测方波取异或，对一周期区域内参考脉冲及异或区域内的参考脉冲分别计数。（图中结果分别为100和56）异或区域脉冲的一半比上整周期脉冲数，即为相位差。同时在第一个待测方波的上升沿判断超前滞后情况并给出标记。经一周期测量后数据和标记保持至下次复位，待NIOS读取。
2.1.2 频率测量模块 频率部分采用等精度测量法。在整周期的待测信号时间内同时对待测信号和参考脉冲进行周期计数。由两周期数之比及参考脉冲频率可得频率测量结果，逻辑时须如图：
在外界复位后，对参考脉冲s_clk进行计数，提供1s的参考时间second（图中仅为1/500脉冲时间）。在1s参考时间内取整周期的待测信号，此过程的时间由frq_second标记，在这段时间内同时对待测信号和参考信号进行按令一路参考信号clk进行计数。为了避免两路参考信号相位差较小时导致的不稳定因素及误差，两路参考信号分别使用NIOS核时钟及同频率-72°的SDRAM时钟。所测得待测信号与参考信号周期数保持至下次复位，等待NIOS读 6
取。 2.1.3 相移产生部分相移产生部分：： 数字部分由FPGA内部通过Matlab 的Simulink 建立基于延迟查表的DDS为两路频率相位可调的正弦信号。单个DDS模块如图：
综合考虑到低频频率需求及逻辑资源消耗，选取1024点的10位宽ROM表及32位的频率字与相位字，频率字经一级乒乓延迟后自累加，并加上相位字，削去溢出位，取高10位作为ROM表的地址。DDS模块直接输出数据到片外高速DA，经过缓冲放大输出，作为相位计部分的被测信号。
2.1.4 频率计片外调理部分频率计片外调理部分：： 输入信号幅度要求为10mVrms～5Vrms，频率范围为1Hz～10MHz。信号的幅度小，频率高，跨度范围大。我们才用了比较简便的办法，将输入的小信号进行足够倍数的放大，而大信号则被二极管箝位，保护了运放。
频率部分框图
