1. 研究目的与意义
频率（frequency）是单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量，常用符号f或ν表示，单位为秒分之一，符号为s-1。为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，人们把频率的单位命名为赫兹，简称“赫”，符号为Hz，也常用千赫（kHz）或兆赫（MHz）或吉赫（GHz）做单位。1kHz=1000Hz，1MHz=1000000Hz 1GHz=1000MHz。 每个物体都有由它本身性质决定的与振幅无关的频率，叫做固有频率。为了定量分析物理学上的频率，势必涉及频率测量频率概念不仅在力学、光学中应用，在量子力学、电磁学与无线电技术中也常使用。
频率的分类：
工频
2. 研究内容与预期目标
要求设计一个宽范围频率测量电路，要求测量范围大：测量频率在0.1Hz-10MHz范围内；并能实现结果的智能显示：所有的频率信息及其他参数测量结果通过FPGA控制在LCD上显示。本项目采用FPGA可编程逻辑器件设计高精度数字频率计，具有集成度高、高速和高可靠性等优点，频率的测量范围可达到0.1Hz-50KHz，测频全域相对误差为百万分之一，完全可以达到任务要求。因此，本系统采用了FPGA器件和单片机结合的方式实现频率测量系统中数字频率计的设计。除被测信号的整形部分、键入部分和LCD显示部分外，其余全部在一片FPGA芯片上实现。系统可测量正玄波、方波和锯齿波等多种波形，而且具有灵活的现场可更改性。采用Verilog语言对FPGA部分进行软件开发与设计，单片机部分采用汇编语言进行。选用的开发环境为QuartusII 7.0，在此环境下进行测频系统的生成、编译和仿真运行。
预期目标：（1）能测量方波、正弦波、三角波的频率；（2）频率测量范围为：0.1Hz-10MHz；（3）测量误差为1/10000；（4）LCD显示测量结果。
3. 研究方法与步骤
1.等精度测量原理等精度测量的一个最大特点是测量的实际门控时间不是一个固定值，而是一个与被测信号有关的值，刚好是被测信号的整数倍。在计数允许时间内，同时对标准信号和被测信号进行计数，再通过数学公式推导得到被测信号的频率。由于门控信号是被测信号的整数倍，就消除了对被测信号产生的l周期误差，但是会产生对标准信号1周期的误差。等精度测量原理如图1所示。
从以上叙述的等精度的测量原理可以很容易得出如下结论：首先，被测信号频率fx的相对误差与被测信号的频率无关；其次，增大测量时间段“软件闸门”或提高“标频”f0，可以减小相对误差，提高测量精度；最后，由于一般提供标准频率f0的石英晶振稳定性很高，所以标准信号的相对误差很小，可忽略。假设标准信号的频率为100 MHz，只要实际闸门时间大于或等于1s，就可使测量的最大相对误差小于或等于10-8，即精度达到1／100 MHz。
4. 参考文献
[1] 张洋. 基于FPGA数字等精度频率计的设计[J]. 电子测试,2020(7). DOI:10.3969/j.issn.1000-8519.2020.07.006.
[2] 王立华,周松江,高世皓,等. 基于内嵌Cortex-M3内核FPGA的等精度频率计设计[J]. 实验室研究与探索,2017(7). DOI:10.3969/j.issn.1006-7167.2017.07.033.
[3] 张国勤. 基于单片机与FPGA的等精度频率计设计[J]. 四川兵工学报,2015(12). DOI:10.11809/scbgxb2015.12.021.
5. 工作计划
1.第1-3周，查阅相关文献资料，研究等精度频率测量的基本原理、控制方式及相关技术的发展状况，分析总结并撰写开题报告。
2.第4-5周，学习Verilog HDL语言、FPGA的软硬件的开发环境QuartusⅡ等。
3.第6-8周，设计并论证整体硬件电路。
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