eda课程设计-简易频率计设计说明书

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1、唐山学院课程设计1引言频率是常用的物理量,在实际测量过程中总是尽可能地把被测参量转换成频率参量进行测量。例如工程中用振弦式方法测量力、时间测量、速度控制等,都可转化为频率测量。在被测信号中,较多的是模拟和数字开关信号,此外还经常遇到以频率为参数的测量信号,例如流量、转速、晶体压力传感器以及经过参变量一频率转换后的信号等等。因此,频率测量是电子测量技术中最基本的测量之一。数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率，转速，声音的频率以及产品的计

2、件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器，是数字电路中的一个典型应用。频率信号易于传输，抗干扰性强，可以获得较好的测量精度。因此，频率检测是电子测量领域最基本的测量之一。但实际的硬件设计用到的器件较多，连线比较复杂，而且会产生比较大的延时，造成测量误差、可靠性差。采用VDHL编程设计实现的数字频率计，除被测信号的整形部分、键输入部分和数码显示部分以外，其余全部在一片FPGA芯片上实现，整个系统非常精简，而且具有灵活的现场可更改性。在不更改硬件电路的基础上，对系统进行各种改进还可以进一步提高系统的性能。该数字频率计具有高速、精确、可靠、抗干扰性强和

3、现场可编程等优点。本次EDA课程设计设计即为简易数字频率计，其实功能为实现1HZ-10MHZ的方波信号的测量；测量的方波频率值要在4位数码管上进行显示；根据不同的待测方波信号，频率计分为4个量程进行测量，四个量程分别为乘1，乘10，乘100，乘1000量程。此频率计具有记忆功能，在测量过程中不刷新数据，等数据测量过程结束后才显示测量值，显示测量的频率值，并保存到下一次测量结束；此频率计要设有一个整体复位控制。常用的测量频率的方法有两种，一种是测周期法，一种是测频率法。测周期法需要有基准系统时钟频率Fs，在待测信号的一个周期Ts内，记录基准时钟频率的周期

4、数Ns,则被测频率可表示为Fx=Fs/Ns直接测频率的方法就是在一定的时间间隔内Tw内，得到这个周期信号重复变化的次数Nx,则被测频率可表示位Fx=Ns/Tw本设计采用的是直接测频率的方法24唐山学院课程设计2VHDL及QuartusII软件简介2.1EDA介绍EDA是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）缩写。在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA技术是以计算机为工具，根据硬件描述语言VHDL（VHSICHa

5、rdwareDescriptionlanguage）完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真以及对于特定目标芯片的适配编译和编程下载等工作。几乎所有适于大学生做的数字逻辑电路实验都可以在计算机上利用EDA(ElectronicDesignAutomatic—电子设计自动化)软件进行设计、仿真，只有极少量外部配件不能在计算机上进行仿真。因此，在实验前期阶段，即实验预习阶段的主要应用工具是EDA软件，利用EDA软件可以设计、仿真实验课题，进行虚拟实验。通过虚拟实验使实验者在进入真实实验前就能对预做的实验有相当的了解，甚至可

6、以预测到实验的结果。这样在实际做实验时，可以把许多设计型实验的难度降低，同时能有更多的时间让实验者动手做实验，研究问题，提高实验效率。当前数字电路设计已由计算机辅助设计进入到以计算机为主的设计时代2.2VHDL介绍硬件描述语言(HDL)是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，与传统的门级描述方式相比，它更适合大规模系统的设计。例如一个32位的加法器，利用图形输入软件需要输人500至1000个门，而利用VHDL语言只需要书写一行“A=B+C”即可。而且VHDL语言可读性强，易于修改和发现错误

7、。早期的硬件描述语言，如ABEL、HDL、AHDL，由不同的EDA厂商开发，互不兼容，而且不支持多层次设计，层次间翻译工作要由人工完成。为了克服以上不足，1985年美国国防部正式推出了高速集成电路硬件描述语言VHDL，1987年IEEE采纳VHDL为硬件描述语言标准(IEEE-STD-1076)。VHDL是一种全方位的硬件描述语言，包括系统行为级。寄存器传输级和逻辑门多个设计层次，支持结构、数据流和行为三种描述形式的混合描述，因此VHDL几乎覆盖了以往各种硬件俄语言的功能，整个自顶向下或由下向上的电路设计过程都可以用VHDL来完成。VHDL还具有以下优

8、点：(1)VHDL的宽范围描述能力使它成为高层进设计的核心，将设计人员的工作重心提高到了系统功