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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

数字频率计是采用数字电路设计成的能实现对周期性变化信号频率测量的仪器。在数字电路中，数字频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成，计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得尤为重要。频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲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。

本课题为了实现提高稳定性，测频实现宽领域、高精度、噪声干扰小的频率计，主要是用cpld（是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统）通过等精度法进行测量而且将单片机用于频率计的设计中去。单片机以其可靠性高，体积小，价格低，功能全等优点，广泛的应用于各种智能仪器中，这些智能仪器校核以及测量过程的控制中，自动化传统仪器中的开关和按钮被键盘所代替，测试人员在测量时只需按需要按的键，省掉了很多繁琐的人工操作，而采用lcd液晶显示器能够清楚明了的显示出测得的实验数据。此外在测量电路的前级，设置去噪声以及自动增益网络agc电路，通过精密运放将小信号进行放大，一方面减少了噪声的干扰，另一方面大大提高了系统的稳定性和频带宽度，这一点对频率计的整体设计显得尤为重要。

国内外研究现状

研究现状：随着科学技术的发展，用户对电子计数器也提出了新的要求。对于产品要求使用操作方便，量程足够宽，可靠性能高，价格低。而对于中高档产品，则要求有高分辨率，高精度，搞稳定度，高测量速率；除通常通用计数器所具有的功能外，还要有数据处理功能，时域分析功能等等，或者包含电压测量等其他功能。这些要求有的已经实现或者部分实现，但要真正完美的实现这些目标，对于生产厂家来说，还有许多工作要做，而不是表面看来似乎发展到头了。

此外,在国外pendulum instruments 公司是一家瑞典公司，总部位于瑞典首都斯德哥尔摩pendulum 公司源于philips公司的时间、频率部门，在时间频率测量领域具有40多年的研发生产经历。pendulum instruments 公司常规频率计型号主要有：cnt-91、cnt-90、cnt-81、cnt-85。同时，pendulum instruments公司还推出铷钟时基频率计cnt-91r、cnt-85r。以及微波频率计cnt-90xl（频率测量范围高达60g）。

2. 研究的基本内容

本设计以电子测量中的等精度法为基本原理，以相关计数法测频为主要实现手段，并通过lcd进行数据显示。

为了提高频率计的测量精度以及抗噪声能力, 通过优化前级去噪网络以及优化算法将精度的测量精确到小数点后5位,而且在前级网络中通过agc电路(自动增益控制网络)将宽频带内信号放大到相同的幅值大小以便比较器进行比较输出,之后通过cpld进行信号的测量,其目的在于设计出一个高频宽（0.1hz~30mhz），低误差（误差精度为小数点后5位）的频率、占空比参数测量系统。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

课题实行方案：首先将待测信号进入自动增益电路agc，其输出电压增益到一个大于后级滞回比较器窗口电压的固定值，经过比较器电路后，输出给cpld进行频率和占空比的测量，并最终显示在屏幕上。在cpld内部，数字电路系统与片内单片机通信，基于闸门时间为1s的等精度测量算法，测算相关参数。

进度安排：第一阶段（2月21号~3月11号）：阅读指定的电子测量的教材，详细了解时间参数测量的原理和误差来源，对论文中所涉及的各种测量方案以及测量的实现难点着重研读，打下理论基础。查找相关资料，基本形成总体设计的框架。

第二阶段（3月12号~3月22号）：选择测量方案，设计出基于电子计数器实现的频率测量系统，了解电子计数器的特性和设计中应注意的事项。

第三阶段（3月23号~4月15号）：熟悉和掌握微处理器彷真平台的应用环境，搭建设计电路，编写测试软件完成对电路的功能与指标的测试和优化。

4. 参考文献

[1]张永瑞. 电子测量技术基础[m]. 西安:西安电子科技大学出版社, 2009.

[2]夏宇闻. verilog数字系统设计教程[m]. 北京:北京航空航天大学出版社, 2013.

[3]侯伯亨.vhdl硬件描述语言与数字逻辑电路设[m] 西安:西安电子科技大学出版社,2009.

[4]sergio, franco. 基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计[m]. 西安:西安交通大学出版社, 2004.