1. 研究目的与意义

基于Verilog HDL的数字信号频率计设计是工程实践性课题，主要的目的是培养学生将所学习的电路知识、集成电路生将所学习的电路知识、集成电路设计和集成电路CAD的技能运用到实际的电路设计中，结合半导体加工厂的制造工艺，完成具有一定专用功能的专用集成电路设计。

频率信号抗干扰能力强、易于传输，是它的优点，这使得频率在测量过程中能获得极精准的测量精度。此外，许多工程的测量，如声音频率、测量速度、机械振动以及测量力的振弦式方法等都与频率测量有关，或者可以用频率测量的方法来进行。若是一个通用集成电路要在很短的时间内升级改进提升新的功能，就得对原产品要重新设计和重新布线，这是因为现代电子产品的生命周期都不长所造成的。而可编程逻辑器件克服了上述缺点，它用一块很小的硅片通过编程把电路集成起来，直接提高了系统的牢靠性，同时因为电路体积的减少，也就减少了不少的干扰。对于硬件描述语言Verilog HDL，写法灵活，设计方便，能快速的掌握和应用，因此能大幅地缩短产品的开发周期。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题：

1、研究几种常用的数字信号测频方法，分析它们的优缺点，计算出它们的误差范围和主要影响因素，学会每种测频方法的操作。

2、研究对提高测频精度的方法，对测频法做出分析并设计出电路图，并对测频范围进行分析和计算。

3. 国内外研究现状（文献综述）

频率计全名为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子仪器，频率计主要由时基电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路四个部分构成。

频率计最基本的工作原理是在被测信号的特定时间t内的周期个数为n时，被测信号的频率为f=n/t，在一个测量周期过程中，被测信号线输入进来，在电路设计途中进过波形整形电路把它修正成一个具有周期的波形，此时再到达测频的一端。在闸门时间开启的时候，另外一个时基电路被输入进来，进过特定波形的处理，穿过主门被带进入计数器开始进行数据的统计，显示电路在进过数据处理之后在计数器连接的led数码管上显示出来的数值就是频率值，设计好的电路功能就可以来处理各种问题，如测量的快慢，测量数据的处理等等。

频率的测量方法:(1)直接测频法原理在于在给定的闸门信号范围内对被测信号的完整数量实现累加，从而计算得出被测信号的频率或者周期。这种办法缩短了频率的测量时间，提高了测量结果的精准度，同时这种办法操作便捷，所以是设计频率计最常见的基本方法，频率为fx=n/t。这种测量方法的误差是由闸门时间t和系统工作的准确度决定的，其中的闸门时间t是否精准是由系统时钟频率f0工作的精确度而决定的，因而闸门时间的误差都是由于系统时钟准确率而决定的。(2)周期测频法是在将被测信号作为闸门信号，而将频率较高的标准频率信号作为周期性脉冲计数信号，对被测量信号在t内进行系统计数。假设得到个数是n，那么此时得到的信号周期是:tx=nto，被测信号的频率为：fx=fo/n被测信号频率值较小的，适合用此种该方法进行测量。此种频率测量方法的误差主要是因为计数误差和系统的频率信号的误差。(3)多周期同步测量方法又称等精度测频法，其是直接在基于脉冲计数的直接测频法的基础上发展起来的，其在当前的测频系统设计中的应用越来越广泛。此方法经由计数被测信号多个周期的标准频率计数的次数,经过公式计算得到其相应的频率值,可以测量频率值较高的信号，也可以测量频率值较低的信号,从而提高了测量精度。使用这种方法进行测量过程中，系统的闸门时间不进行确定，但其闸门时间是被测量信号的整数倍，能够实现其与被测信号同步操作，所以去掉了由于进行系统计数而导致的相差误差，很大程度上提高了其频率测量的准确度。闸门时间与基准频率信号频率值影响着多周期同步的测频方法的误差值，只要适当的取用闸门时间和基准信号频率，就可以提高其频率测量的准确度和其相应的速度，所以这种测量方法取得到了大范围的推广。但是，多周期同步的测频方法仍然是不能使闸门信号、被测信号和基准频率信号三者同步，从而产生的基准频率信号的量化误差仍是没有被消除。

4. 研究方案

设计方案：

1、完成数字信号频率计的系统功能、电路模块的系统级和划分。

2、采用verilog hdl语言描述电路系统，完成系统电路的设计和模拟。

5. 工作计划

第1周：查找和翻译数字信号频率计的相关文献，翻阅书籍。

第2周：撰写一份不少于3000字的开题报告。

第3周：电路系统的总体设计和规划，形成基本的模块和框架。