第 ２０卷 第４期
２００８年 １２ 月
河南工程学院学报（自然科学版 ）
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＮＡＮ ＩＮＳＴＩ ｒＵＴＥ ＯＦ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｖｏｌ｜２０．Ｎｏ．４
ＤｅＣ．２００８
基于 ＶＨ ＤＬ语 言的数字频率计 的设计与仿 真
董秀洁，杨 艳
（中原工学院 电子信息学院，河南 郑州 ４５０００７）
摘 要 ：介 绍了一种 采用 ＶＨＤＬ语言设计数 字频率计 的方法 ，利 用测周 法和测频 法相结合 的原理 ，对传统 的频 率计
进行了改进 ，实现 了０ Ｈｚ一１ ＭＨｚ的频率测量 范围 ，并且给出了仿真结果．仿真结果表 明，该频 率计 具有体
积小、测量精度 高、可靠性好 等特点，同时可以通过修 改程序 达到扩大测量范 围的 目的．
关键词 ：数 字频率计 ；测周法 ；测频 法；ＶＨＤＬ
中图分类号 ：ＴＮ７４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１６７４—３３０Ｘ（２００８）０４—００５９—０３
传统的数字频率计 主要由一些分离元件组合而
成 ，所用 的器件较多 ，连线 比较复杂 ，而且存在测量
误差大、测量范围小、可靠性低等缺点．可编程逻辑
器件 ＦＰＧＡ和 ＥＤＡ技术的应用和发展 ，使传统的电
子系统设计发生 了根本 的变革¨’ ．本文利用美 国
Ａｈｅｒａ公司的 Ｑｕａｒｔｕｓ ６．０软件设计的数字频率计 ，
将频率测量法和周期测量法相结合 ，采用 ＶＨＤＬ语
言编程 ，并下载到 ＥＤＡ实验平台上．经仿真测试 ，其
测频范围可达 ０ Ｈｚ一１ ＭＨｚ，用 ８位数码 管显示 ，
测量精度可达 １０ Ｈｚ～５ Ｈｚ，可靠性好．
１ 频率计测量原理及 系统框 图
频率测量的方法有很多 ，例如频率测量法，周期
测量法 ，频率 比较法 ，谐振法 ，等．本文主要采用频率
测量法和周期测量法相结合 的原理 ，在 ０ Ｈｚ～１ Ｈｚ
范围内采用测周法 ，１ Ｈｚ一１ ＭＨｚ范围 内采用测 频
法．周期测量法的主要工作原理是 ：周期为 的被
测信号经放大、整形为一定形状 的脉 冲信号送到控
制电路 ，使控制电路产生一个相应 的门控信号去控
制主闸门的开闭．在主闸门开启后 ，标准时标信号
经过主闸门进入计数器计数 ，若计得结果为 Ⅳ，时标
信号 的周期为 ｔ。，则被测信号的周期为 ＝Ｎｔ。．
本次设计中设 ｔ。为 １ Ｈｚ，则被测信号的周期即为脉
冲个数．频率测量法的主要工作原理是 ：被测频率为
的输入信号经放大 、整形后送至主闸门，在主闸门
开启时间内， 信 号通过主闸门进入计数器计数．
主闸门开启时问称为闸门时间 ．若 Ｔｏ＝１ Ｓ，计数
器计得结果为 Ⅳ，则 ｆｘ：Ｎ／１．这样 ，进人计数器 的
脉冲个数就代表了被测信号的频率值 Ｊ．
频率计的系统结构框 图如 图 １所示 ，主要 由 ５
个模块构成 ，有基准信号产生模块、控制模块 、计数
模块 、锁存模块和数码显示模块．
图 １ 系统结构 框图
Ｆｉｇ．１ Ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉａｇｒａｍ
系统 的主要工作过 程：晶振 电路产生 ２０ ＭＨｚ
标准脉冲信号，经分频器两次分频 以后 ，获得 １ Ｈｚ
的基准脉冲信号．当测量 的脉冲信号大于 １ Ｈｚ时 ，
采用频率测量法．这时基准脉冲信号送入控制电路 ，
整形后的被测信号送 人计数模块．当控制电路 的闸
门开启后 ，计数模块开始计数 ，闸门开启时间为 １．Ｓ，
１ Ｓ后闸门闭合，计数器停止计数 ，这时控制电路发
收稿 日期 ：２００８—０９—０２
基金项目：河南省教育厅 自然科学研 究资助项 目（２００４１０４６５１０１２０１，２００５１０４６５００２）．
作者简介：董 秀洁（１９５７一），女 ，河南郑州人 ，教授 ，硕士 ，主要从事检测技术和 自助控 制等方面的研 究
圈
菌
墓
