时间频率具有最高的准确度和稳定度,对时间频率的高精度测量和分析,是其他物理量精密测量的基础。时间频率的测量是现代电子测量技术中最基本、最重要的测量之一,为了提高频率测量精度,国内外的学者们进行了大量的研究和实验,频率测量技术取得了很大的成就。针对不同的频率范围及应用条件,采用不同的频率测量方法,能够在一定程度上提高频率测量的精度,但是在工业应用方面,仪器测量设备缺乏具有高动态响应、宽频带、高精度的频率测量系统。本课题通过对现有频率测量方法进行研究,设计了一种针对实时性要求较高的频率型传感器的频率测量系统。本系统主要由微控制器、频率测量模块和显示模块等部分构成,课题对该系统进行了软、硬件设计和电路实现,并完成了上位机平台的搭建。系统基于FPGA (现场可编程门阵列)、DDS (直接数字频率合成技术)、PLL (锁相环频率合成技术)和ARM Cortex-M3内核单片机STM32。系统的频率测量模块在FPGA片内构建脉冲计数模块、PLL分频模块和混频模块。被测信号经过整形模块调理后输入FPGA,通过脉冲计数模块1进行频率粗测,参考信号产生电路根据频率粗测值控制DDS产生一定频率值的参考信号,混频模块将被测信号和参考信号进行混频并输出其频差信号,频差信号输入给倍频模块高次倍频,通过PLL得到频差倍频信号,再通过脉冲计数模块2对频差倍频信号进行频率测量。频率测量模块将计数器测量值和DDS输出频率信息通过SPI上传给微控制器,STM32单片机处理数据后用液晶模块显示当前测量频率值,并通过以太网将测量结果上传给在LabWindows CVI环境下编写的上位机平台,实时显示并存储。系统频率测量速度优于1Hz,测量分辨率优于0.01Hz,测量频响快、分辨率高、频带宽、结构简单,适用于工业推广。