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手持式高精度频率计数器研究及设计
资料介绍
信息技术产业中首要并且关键的一步就是信息的获取，而信息的获取与先进的电子测量技术密不可分。电子测量技术具有测量频段宽、测量精度高、重复性好、动态范围大、综合性强等显著特点，因此在工业控制、生产检测、环境监测以及医疗诊断等领域应用的非常多。而时间频率测量作为电子测量领域中的关键组成部分，一直以来都受到了广泛的研究和关注。实际测量中的许多物理量常常可通过一定的传感器传化成时间及频率量后进行测量，可见，频率的测量在科学实验及工程应用中具有相当重要的地位和作用。
为了更准确地对信号的频率进行测量，必然要求更精确的频率测量方法以及更先进的频率测量仪器。利用传统的直接测频原理实现的频率计数器实现简单应用也较多，但其测量精度相对较低。而大部分的通用频率计数器尽管功能强大，测量精度高，但往往设备复杂，价格昂贵，并且仪器体积较大，实际使用不便携。因此本文根据实际测量需要，设计了一种手持式的高精度频率计数器，采用等精度法作为测量原理，在较宽的测量范围内可以保证相同的测量精度，系统采用了FPGA和单片机相结合的实现方案，在遵循了仪器的经济性以及易用性原则的同时达到了要求的高测量精度。
论文的具体研究内容如下：
①总结了目前已有的频率测量方法和频率测量仪器的现状，分析认为等精度测频法应用较为成熟、测量精度较高并且易于实现；分析指出现有的通用频率计数器虽然测量功能较多，但其设备较为昂贵、体积较大，因此提出设计一个手持式的高精度频率计数器，提高仪器系统的易用性和便携性。
②根据系统的测量要求，分析计算了等精度测频原理的误差，分析表明采用等精度测频法可以达到设计要求的测量精度，分析论证了系统的实现方案，采用单片机与FPGA相结合的系统实现方案，给出了仪器系统的总体结构框图。
③分析并设计了频率测量系统的各个硬件电路单元，设计了4层结构的系统电路板，对 FPGA测频部分和单片机计算控制部分软件进行了详细设计，并且对整个系统的软硬件进行了调试验证，实现了设计要求的功能。
④分析了基准信号频率误差以及计数误差对最终测量误差的影响，实验测试本系统的频率测量误差。实验结果表明仪器的实际测量误差范围为0.46ppm~0.88ppm，达到了设计要求的1ppm范围以内，测试数据...
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