数字频率计 论文

毕 业 设 计（论 文） 设计(论文)题目： 基于FPGA的频率测量仪的设计 学生姓名： 杨静芝 指导教师： 严慧 讲师 二级学院： 信息技术学院 专 业： 电子信息工程 班 级：09电子信息工程（1）班 学 号： 0905104050 提交日期： 2013年 4 月 20 日 答辩日期： 2013 年 5 月 5 日 金陵科技学院学士学位论文 目录

I 目 录 摘 要 ....................................................................................... 错误！未定义书签。 Abstract.................................................................................... 错误！未定义书签。 1 绪 论 ..................................................................................................................... 1 2 相关技术综述 ....................................................................................................... 3 2.1FPGA………………………………………………………………………...3 2.2 VHDL ……………………………………………………………………….3 2.3 EDA ………………………………………………………………………....4 2.4 QuartusⅡ……………………………………………………….……..............4 3 系统整体设计 ....................................................................................................... 7 3.1设计要求…………………………………………………………................ 7 3.2系统设计原理……………………………………………………………….7 3.3系统单元模块划分………………………………………………………….8 4 系统各个模块设计及仿真 ................................................................................... 9 4.1系统各个模块……………………………………………………………….9 4.1.1 分频器模块设计及仿真 ......................................................................... 9 4.1.2 闸门选择器模块设计及仿真 ............................................................... 10 4.1.3 门控电路模块设计及仿真 ................................................................... 12 4.1.4 计数器模块设计及仿真 ....................................................................... 13 4.1.5 锁存器模块设计及仿真 ....................................................................... 16 4.1.6 译码显示器模块设计及仿真 ............................................................... 18 4.2 顶层文件 ...................................................................................................... 20 4.2.1顶层文件原理图…………………………………………………….....20 4.2.2顶层文件仿真图……………………………………………………….21 结 论 ....................................................................................................................... 22 参考文献 ................................................................................................................. 23 附 录…………………………………………………………………………….. 24 致 谢 …………………………………………………………………………… 39 金陵科技学院学士学位论文 摘要 II 基于FPGA的频率测量仪的设计

摘 要 本文介绍了基于FPGA的数字频率计的设计方法。设计采用硬件描述语言VHDL进行编程，并在软件平台QuartusⅡ7.2上完成部分功能，让该频率计可以在较高的时钟频率下正常工作。该数字频率计采用测频的方法能基本测量1Hz到10MHz之间的信号。我在设计时设计类六个模块，执行不同的功能，然后利用这六个模块，综合成一顶层文件，来实现频率计的功能设计，并且使用仿真软件QuartusⅡ7.2对各个模块的VHDL程序和顶层做了仿真。 关键词: VHDL，数字频率计，FPGA ，QuartusⅡ7.2 金陵科技学院学士学位论文 Abstract

III Design of frequency measuring instrument based on FPGA

Abstract

It is introduced in this paper that the design method of digital frequency meter based on FPGA , which use hardware description language-VHDL in software development platform QuartusⅡ7.2 and word in relatively high-speed clock .The frequency meter uses the method of frequency measurement ,which could accurately measure the frequency of signals from 1Hz to 10MHz. I design six modules in the design, perform different functions ,Then using these six modules, integrated into a top-level files, to realize the function of the design frequency, This system uses the simulation tool QuartusⅡ7.2 to run and debug the VHDL program.

Keywords: VHDL, Frequency measurement ,digital frequency meter，FPGA ，QuartusⅡ7.2 金陵科技学院学士学位论文 第1章 绪论

1 1 绪 论 1.1研究背景：

频率测量仪是一种应用非常广泛的电子测量仪器，近年来随着科技发展频率测量仪被广泛应用于各个领域。频率测量仪是一种基础测量仪器，目前已有30年的历史。人们衡量频率测量仪的标准是测量的范围以及测量的精度。如今技术发展飞快，基本技术已经应用完善，应用现代技术我们可以轻松扩展频率测量仪的测频上限。 对于电子技术来说，虽然我国发展迅速，但就整体来讲我国与西方国家的差距还是很大的，我们必须更加重视这个现状，努力学习和研究电子技术，学习国外先进文化，才有可能超越他们成为科技强国。 1.2研究现状：

随着科学技术的发展，我们对频率测量仪的要求也越来越高。现在频率测量仪使用操作方便，量程宽，可靠性能高，价格低，分辨率高，精度高，稳定度高，测量速率高；除通常通用计数器所具有的功能外，还有数据处理功能，时域分析功能，电压测量等其他功能。这些要求有的已经实现或者部分实现，但要真正实现这些目标，还有许多工作要做，而不是表面看来似乎发展到头了。 由于计算机技术的发展，频率测量仪设计技术也不断地进步，灵敏度不断提高，频率范围不断扩大，功能不断地增加。为了能正确地测量不同类型的信号，必须了解待测信号特性以及各种频率测量仪器的性能和优缺点。 1.3发展趋势：

数字电路技术的进步，使系统设计人员可以在更小的空间实现更多的功能，提高了系统可靠性和速度。如今，频率测量仪已经不单是测量信号频率的装置了，还可以用它测量方波脉冲的脉宽。在人们的生活中频率计也发挥着越来越重要的作用。在以后的生活中它将更广泛的用于各个领域，而且更加精确测量范围更广。 顺应电子技术的发展趋势，可编程逻辑器件和EDA 技术使设计方法发生了质的变化。把以前“电路设计+硬件搭试+调试焊接”转化为“功能设计+软件模拟+仿真下载”。利用EDA 开发工具，采用可编程逻辑器件CPLD／FPGA 使硬件的功能可通过编程来实现，这种新的基于芯片的设计方法能够使设计者有更多机会充分发挥创造性思维，实现多种复杂数字逻辑系统的功能，将原来由电路板设计完成的工作放到芯片的设计中进行，减少了连线和体积，提高了集成度，降低了干扰，大大减轻了电路设计和PCB设计的工作量和难度，增强了设计的灵活性，有效地提高了工作效率，增加了系统的可靠性和稳定性，提高了技术指标。 近年来随着科技的飞速发展，FPGA的应用正在不断地走向深入，在很多领域中FPGA往往是作为一个核心来使用。而且FPGA的应用也越来越频繁越来越方便。