本發(fā)明專利技術公開了一種基于FPGA的等精度頻率測試系統(tǒng)及測試方法，該系統(tǒng)通過對外部標準時鐘信號進行分頻，得到預置閘門信號后，進一步得到實際閘門信號；對外部待測信號和標準時鐘信號的上升沿進行計數(shù)，以便得到在實際閘門信號內(nèi)外部待測信號和標準時鐘信號的周期數(shù)；根據(jù)得到的周期數(shù)以及標準時鐘信號的頻率，計算得到被測信號的頻率，最后將被測信號的頻率送至數(shù)碼管顯示。該方法不僅可以獲得很高的頻率測量精度，而且可以使頻率的測量精度基本相等。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種基于FPGA的等精度頻率測試系統(tǒng)及測試方法，該系統(tǒng)通過對外部標準時鐘信號進行分頻，得到預置閘門信號后，進一步得到實際閘門信號；對外部待測信號和標準時鐘信號的上升沿進行計數(shù)，以便得到在實際閘門信號內(nèi)外部待測信號和標準時鐘信號的周期數(shù)；根據(jù)得到的周期數(shù)以及標準時鐘信號的頻率，計算得到被測信號的頻率，最后將被測信號的頻率送至數(shù)碼管顯示。該方法不僅可以獲得很高的頻率測量精度，而且可以使頻率的測量精度基本相等?！緦＠f明】基于FPGA的等精度頻率測試系統(tǒng)及其設計方法
本專利技術涉及頻率測試系統(tǒng)和方法，尤其涉及基于FPGA的等精度頻率測試系統(tǒng)及測試方法。
技術介紹
在工控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要測量各種信號的頻率?，F(xiàn)有的頻率計主要有兩種測量方法:一種是直接測頻法，該方法是將被測頻率信號經(jīng)脈沖整形電路處理后加到閘門的一個輸入端，只有在閘門開通時間T內(nèi)，被計數(shù)的脈沖送到十進制計數(shù)器進行計數(shù)。設計數(shù)器的值為N，則可得到被測信號頻率為f=N/T，這種測量方法在低頻段的相對誤差較大，即在低頻段不能滿足設計精度的要求；另一種是組合測頻法，指在高頻時采用直接測頻法，低頻段時采用直接測量周期法測信號的周期，然后換算成頻率。這種方法可以在一定程度上彌補直接測頻法的不足，但是難以確定最佳分測點，且各種頻率的待測信號的測量精度相差較大。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術要解決的技術問題是:提供基于FPGA的等精度頻率測試系統(tǒng)及測試方法，不僅可以獲得很高的頻率測量精度，而且可以使頻率的測量精度基本相等。一種基于FPGA的等精度頻率測試方法，包括如下步驟: (1)將標準時鐘信號及待測信號直接輸入FPGA芯片； (2)標準時鐘信號輸入FPGA芯片后，經(jīng)分頻模塊1、分頻模塊II分別得到預置閘門信號和二倍頻的預置閘門信號； (3)預置閘門信號輸入D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端，待測信號輸入D觸發(fā)器的時鐘輸入端，D觸發(fā)器輸出實際閘門信號； (4)預置閘門信號和二倍頻的預置閘門信號分別經(jīng)非門后連接二輸入與門的輸入端，該與門的輸出作為計數(shù)器I和計數(shù)器II的清零信號；實際閘門信號作為計數(shù)器I和計數(shù)器II的使能信號，標準時鐘信號作為計數(shù)器I的時鐘輸入信號，待測信號作為計數(shù)器II的時鐘輸入信號； (5)計數(shù)器I將得到的在實際閘門信號高電平持續(xù)時間內(nèi)標準時鐘信號的周期數(shù)輸送至鎖存器I ;計數(shù)器II將得到的在實際閘門信號高電平持續(xù)時間內(nèi)待測信號的周期數(shù)輸送至鎖存器II ； (6)測頻計算模塊接收來自鎖存器I和鎖存器II將輸出值，計算得出待測信號的頻率。一種基于FPGA的等精度頻率測試系統(tǒng)，包括基于FPGA的分頻模塊1、分頻模塊I1、D觸發(fā)器、計數(shù)器1、計數(shù)器I1、鎖存器1、鎖存器II和測頻計算模塊，分頻模塊I和分頻模塊II的輸入端均與標準時鐘信號連接，分頻模塊I輸出的預置閘門信號和分頻模塊II輸出的二倍頻的預置閘門信號分別經(jīng)非門后連接二輸入與門的輸入端；所述預置閘門信號與D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端連接，待測信號連接D觸發(fā)器的時鐘輸入端，D觸發(fā)器的輸出端同時與計數(shù)器I和計數(shù)器II的使能端連接，計數(shù)器I和計數(shù)器II的清零端均和與門的輸出端連接，計數(shù)器I的時鐘端與標準時鐘信號連接，計數(shù)器II的時鐘端與待測信號連接；計數(shù)器I和計數(shù)器II的輸出端分別連接鎖存器I和鎖存器II，鎖存器I和鎖存器II的輸出端與測頻計算模塊相連，測頻計算模塊將計算出的頻率輸出至數(shù)碼管。所述計數(shù)器I和計數(shù)器II均為32位的計數(shù)器。所述數(shù)碼管為9個8段數(shù)碼管。計數(shù)器I和計數(shù)器II對輸入時鐘計數(shù)，輸出32位的數(shù)字量；測頻計算模塊輸入兩路32位的數(shù)字量，計算得到頻率，并將結果輸出到段數(shù)碼管上。假定標準時鐘信號頻率為$，待測信號頻率為;一次實際閘門時間內(nèi)，對標準 時鐘信號的計數(shù)值為Y,對被測信號的計數(shù)值為_ ;那么可得被測信號頻率【權利要求】1.基于FPGA的等精度頻率測試方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將標準時鐘信號及待測信號直接輸入FPGA芯片； (2)標準時鐘信號輸入FPGA芯片后，經(jīng)分頻模塊1、分頻模塊II分別得到預置閘門信號和二倍頻的預置閘門信號； (3)預置閘門信號輸入D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端，待測信號輸入D觸發(fā)器的時鐘輸入端，D觸發(fā)器輸出實際閘門信號； (4)預置閘門信號和二倍頻的預置閘門信號分別經(jīng)非門后連接二輸入與門的輸入端，該與門的輸出作為計數(shù)器I和計數(shù)器II的清零信號；實際閘門信號作為計數(shù)器I和計數(shù)器II的使能信號，標準時鐘信號作為計數(shù)器I的時鐘輸入信號，待測信號作為計數(shù)器II的時鐘輸入信號； (5)計數(shù)器I將得到的在實際閘門信號高電平持續(xù)時間內(nèi)標準時鐘信號的周期數(shù)輸送至鎖存器I ;計數(shù)器II將得到的在實際閘門信號高電平持續(xù)時間內(nèi)待測信號的周期數(shù)輸送至鎖存器II ； (6)測頻計算模塊接收來自鎖存器I和鎖存器II將輸出值，計算得出待測信號的頻率。2.基于FPGA的等精度頻率測試系統(tǒng)，其特征在于:包括基于FPGA的分頻模塊1、分頻模塊I1、D觸發(fā)器、計數(shù)器1、計數(shù)器I1、鎖存器1、鎖存器II和測頻計算模塊， 分頻模塊I和分頻模塊II的輸入端均與標準時鐘信號連接，分頻模塊I輸出的預置閘門信號和分頻模塊II輸出的二倍頻的預置閘門信號分別經(jīng)非門后連接二輸入與門的輸入端； 所述預置閘門信號與D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端連接，待測信號連接D觸發(fā)器的時鐘輸入端，D觸發(fā)器的輸出端同時與計數(shù)器I和計數(shù)器II的使能端連接，計數(shù)器I和計數(shù)器II的清零端均和與門的輸出端連接，計數(shù)器I的時鐘端與標準時鐘信號連接，計數(shù)器II的時鐘端與待測信號連接； 計數(shù)器I和計數(shù)器II的輸出端分別連接鎖存器I和鎖存器II，鎖存器I和鎖存器II的輸出端與測頻計算模塊相連，測頻計算模塊將計算出的頻率輸出至數(shù)碼管。3.根據(jù)權利要求2所述的基于FPGA的等精度頻率測試系統(tǒng)，其特征在于:所述計數(shù)器I和計數(shù)器II均為32位的計數(shù)器。4.根據(jù)權利要求2所述的基于FPGA的等精度頻率測試系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)碼管為9個8段數(shù)碼管?！疚臋n編號】G01R23/10GK103837741SQ201410089878【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權日:2014年3月12日 【專利技術者】張海濤, 張亮亮, 葉宇程, 李曉強 申請人:河南科技大學本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
基于FPGA的等精度頻率測試方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）將標準時鐘信號及待測信號直接輸入FPGA芯片；（2）標準時鐘信號輸入FPGA芯片后，經(jīng)分頻模塊Ⅰ、分頻模塊Ⅱ分別得到預置閘門信號和二倍頻的預置閘門信號；（3）預置閘門信號輸入D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端，待測信號輸入D觸發(fā)器的時鐘輸入端，D觸發(fā)器輸出實際閘門信號；（4）預置閘門信號和二倍頻的預置閘門信號分別經(jīng)非門后連接二輸入與門的輸入端，該與門的輸出作為計數(shù)器Ⅰ和計數(shù)器Ⅱ的清零信號；實際閘門信號作為計數(shù)器Ⅰ和計數(shù)器Ⅱ的使能信號，標準時鐘信號作為計數(shù)器Ⅰ的時鐘輸入信號，待測信號作為計數(shù)器Ⅱ的時鐘輸入信號；（5）計數(shù)器Ⅰ將得到的在實際閘門信號高電平持續(xù)時間內(nèi)標準時鐘信號的周期數(shù)輸送至鎖存器Ⅰ；計數(shù)器Ⅱ將得到的在實際閘門信號高電平持續(xù)時間內(nèi)待測信號的周期數(shù)輸送至鎖存器Ⅱ；（6）測頻計算模塊接收來自鎖存器Ⅰ和鎖存器Ⅱ將輸出值，計算得出待測信號的頻率。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張海濤，張亮亮，葉宇程，李曉強，
申請(專利權)人：河南科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：河南;41
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