摘要:本文主要研究了基于FPGA技术的数字频率计。本系统以FPGA+MCU为结构形式，其中FPGA为测频核心，STM32处理器为数据运算处理模块。这种设计充分发挥FPGA的高速数据采集能力和嵌入式的高效计算与控制能力,使两者有机地结合起来，既实现了高精度、高灵活性的指标，又可以快速处理测量数据，将运算得到的结果显示在LCD上。

此外，本设计采用等精度测量的方法，提高了整个测量系统的精度。前端整形电路采用TLV3501高速电压比较芯片，相比传统的方法少了放大模块，同时波形效果更好。而且，整个系统还增加了蓝牙数据发送功能模块，将STM32处理后的测量参数发送到手机端显示，增加整个系统的实用性，满足如今数字化发展的趋势。

关键词： 频率计 FPGA 等精度 蓝牙 高速电压比较器

目录

摘要

Abstract

前言-3

第1章 绪论-4

1.1 课题研究的目的和意义-4

1.2 课题的研究背景以及发展趋势-4

第2章 系统设计介绍-6

2.1 系统设计要求-6

2.2 系统设计框图-6

2.3 测频原理介绍-7

2.4 计算原理介绍-8

2.5 本章小结-9

第3章 硬件电路设计介绍-10

3.1 FPGA硬件部分介绍-10

3.2 STM32硬件部分介绍-12

3.3 整形电路部分介绍-13

3.4 蓝牙电路部分介绍-14

3.5 本章小结-14

第4章 软件设计与仿真-15

4.1 软件设计思路-15

4.2 FPGA软件设计与相关仿真-16

4.2.1 门控信号模块介绍-16

4.2.2 计数器控制模块介绍-17

4.2.3 计数器模块介绍-18

4.2.4 数据锁存器模块介绍-20

4.2.5 结束信号输出模块介绍-21

4.2.6 数据输出模块介绍-21

4.3 STM32软件部分设计-22

4.3.1 STM32系统初始化模块介绍-23

4.3.2 STM32数据传输模块介绍-24

4.3.3 STM32数据处理模块介绍-24

4.3.4 STM32液晶显示模块介绍-25

4.3.5 STM32蓝牙发送模块介绍-26

4.4 本章小结-27

第5章 系统测试-28

5.1 系统测试仪器-28

5.2 系统测试方法-28

5.3 系统测试数据以及测试结果分析-28

5.3.1 正弦波频率和周期的测试-28

5.3.2 方波频率和周期的测试-29

5.3.3 脉冲波脉冲宽度的测试-29

5.4 本章小结-30

结论-31

参考文献-32

致谢-34

附录一FPGA顶层文件-35

附录二FPGA门控信号发生模块源程序-37

附录三FPGA计数器控制模块源程序-40

附录四FPGA计数器模块源程序-41

附录五FPGA锁存器模块源程序-44

附录六FPGA中断输出模块源程序-46

附录七FPGA数据选择输出模块源程序-47

附录八STM32主程序源程序-49

附录九实物照片和测试照片-74