基于FPGA与单片机控制技术结合的低频数字相位测量仪设计.doc

毕业设计
题目: 基于FPGA与单片机控制技术结合的低频数字相位测量仪设计
系: 电气与信息工程系
专业: 电信班级: 0901 学号:
学生姓名:
导师姓名:
完成日期: 2013年5月
诚信声明
本人声明:
1、本人所呈交的毕业设计(论文)是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果;
2、据查证,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,毕业设计(论文)中不包含其他人已经公开发表过的研究成果,也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料;
3、我承诺,本人提交的毕业设计(论文)中的所有内容均真实、可信。
作者签名: 日期: 年月日
湖南工程学院
毕业设计(论文)任务书

设计(论文)题目: 基于FPGA与单片机控制技术结合的低频数字相位测量仪设计
姓名包敏系别电气与信息工程专业电子信息班级 0901
学号指导老师熊卓列教研室主任刘望军
基本任务及要求
一) 基本任务
1)硬件设计:输入信号整形电路、单片机外围电路、显示电路;
2)软件设计:数据采集模块的VHDL硬件描述语言实现、单片机控制程序。
二)要求
1)本设计本分为三大基本组成部分:数据采集电路、数据运算控制电路和数据显示电路。其功能为对两路输入正弦信号(1~5 V范围内变化)进行频率和相位测量(相位测量绝对误差≤2)及数字显示(相位读数为0~,)
,其频率测量范围:20 Hz~20 kHz。
2)通过该项目设计,完成各单元模块的硬件设计,给出其设计过程和电路图;对数据采集、单片机控制模块分别给出VHDL硬件描述语言实现的源程序和控制程序,并进行程序调试及电路的仿真、给出仿真结果。
进度安排及完成时间:
1月25日,指导指导老师布置任务、下达设计任务书;
3月5日至3月16日,查阅资料、撰写文献综述及开题报告
4月1日至4月24日,原理框图、总体方案设计
4月25日至5月1日,硬件部分设计
5月2日至5月15日,软件部分设计
5月16日至5月底,撰写毕业设计说明书
6月初,指导老师检查毕业设计说明书
6月10日至6月15日,修改、装订毕业设计说明书、指导老师评阅
6月15日至6月18日,毕业设计答辩
目录
摘要 VI
Abstract VII
第1章绪论 - 1 -
课题研究的背景 - 1 -
本课题的主要研究工作 - 3 -
第2章主要理论及技术 - 4 -
频率测量 - 4 -
相位测量 - 5 -
单门限电压比较器原理 - 6 -
LM339介绍 - 6 -
FPGA可编程控制技术 - 7 -
FPGA 器件的设计开发流程 - 7 -
FPGA工作原理 - 8 -
VHDL语言介绍 - 8 -
Quartus II软件介绍 - 9 -
AT80C51单片机介绍 - 10 -
第3章系统设计思路 - 11 -
系统总体设计思路 - 11 -
设计方案 - 11 -
第4章硬件设计 - 13 -
信号整形电路的设计 - 13 -
FPGA数据采集电路的设计 - 14 -
单片机数据运算控制电路的设计 - 15 -
数据显示电路的设计 - 16 -
LCD12864介绍 - 16 -
基本特性 - 16 -
- 16 -
基本用途 - 17 -
- 17 -
第5章软件设计 - 18 -
FPGA数据测量电路 - 18 -
分频器模块 - 19 -
控制信号模块 - 20 -
数据检测模块 - 22 -
数据锁存模块 - 23 -
数据选择模块 - 24 -
FPGA数据测量模块总体设计 - 26 -
单片机数据运算控制电路 - 27 -
结束语 - 30 -
参考文献 - 31 -
致谢 - 32 -
附录 - 33 -
FPGA数据采集程序 - 33 -
数据显示程序 - 36 -
硬件总电路图 - 40 -

低频数字式相位测量仪的设计
摘要:基于过零检测法原理,以单片机89C51和可编程逻辑器件CPLD为核心,从数据采集﹑数据运算控制、显示等电路功能电路设计,实现了一个低频数字式相位测量仪系统。在此过程中,采用MCU与FPGA相结合的方案,将软件部分为数据采集、运算、控制和单片机控制显示两部分,充分发挥单片机具有的控制、运算能力强,FPG