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2.等精度频率计的实现

为了减小误差，得到高的测量精度，我们采用多周期同步测量法，即等精度测量法，通过对被测信号与闸门时间之间实现同步化，从而从根本上消除了在闸门时间内对被测信号进行计数时的 l量化误差，使测量精度大大提高，是在测量领域用得比较多的的一种精度很高的测量方法。

2.1 频率测量总体设计与方案

本系统主要是以凌阳单片机和FPGA为核心，多周期同步等精度测量频率计的核心结构用VHDL硬件描述语言对FPGA进行编程，实现频率、周期、脉冲宽度和占空比的测量。而单片机则作为控制部分实现了频率计的控制、扫描和显示，系统级框图如下图4：

本设计频率测量方法的主要测量原理如图5所示，图中预置门控信号GATE是由单片机发出，GATE的时间宽度对测频精度影响较少，可以在较大的范围内选择，只要FPGA计数器在计100M信号不溢出都行，根据理论计算GATE的时间宽度Tc可以大于42.94s，但是由于单片机的数据处理能力限制，实际的时间宽度较少，一般可在l0～0.1s间选择，即在高频段时，闸门时间较短;低频时闸门时间较长。这样闸门时问宽度Tc依据被测频率的大小自动调整测频，从而实现量程的自动转换，扩大了测

频的量程范围;实现了全范围等精度测量，减小了低频测量的误差。

2.2 测频输入级的设计

由于输入的信号幅度不确定、波形不确定、边沿不够陡峭，而FPGA只处理TTL电平的信号，因此我们必须对输入信号进行放大、整形处理。详细设计的电路图如图6所示。

关键词： 单片机 FPGA 频率测量 IDDS技术