学 号：
课 程 设 计
题 目 学 院 专 业 班 级 姓 名 指导教师
采用等精度测频原理的频率计
信息工程学院 通信工程专业
2015
年
1
月
15
日
课程设计任务书
学生姓名： 专业班级：
指导教师： 工作单位： 信息工程学院
题 目: 采用等精度测频原理的频率计 初始条件：
本设计既可以使用集成译码器、计数器、定时器、脉冲发生器和必要的门电路等。本设计
也可以使用单片机系统构建多功能数字钟。用数码管显示时间计数值。
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1、课程设计工作量：1周。 2、技术要求：
① 设计一个等精度测频原理的频率计。 ②频率测量范围1~9999。 ③其精度为10的-4次方。
④用四位带小数点数码管显示其频率。 ⑤具有超量程、欠量程提示功能。
⑥确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。
3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：
1、 2014 年 12 月 5日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、 2014 年 12 月 6日，查阅相关资料，学习电路的工作原理。
2、 2014 年 12 月 7 日 至 2014 年 12 月 31日，方案选择和电路设计。 2、 2015 年 1 月 1 日 至 2015 年 1 月 6 日，电路调试和设计说明书撰写。 3、 2015 年 1 月 7 日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
课设答疑地点：鉴主15楼电子科学与技术实验室。
指导教师签名： 年 月 日
系主任（或责任教师）签名： 年 月 日
1
武汉理工大学FPGA课程设计
摘 要
伴随着集成电路(IC)技术的发展，电子设计自动化(EDA)逐渐成为重要的设计手段，已经广泛应用于模拟与数字电路系统等许多领域。电子设计自动化是一种实现电系统或电子产品自动化设计的技术，它与电子技术、微电子技术的发展密切相关，它吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果，以高性能的计算机作为工作平台，促进了工程发展。
数字频率计是一种基本的测量仪器。它被广泛应用与航天、电子、测控等领域。采用等精度频率测量方法具有测量精度保持恒定，不随所测信号的变化而变化的特点。本文首先综述了EDA技术的发展概况，FPGA/CPLD开发的涵义、优缺点，VHDL语言的历史及其优点，概述了EDA软件平台QUARTUSⅡ；然后介绍了频率测量的一般原理，利用等精度测量原理，通过FPGA运用VHDL编程，利用FPGA(现场可编程门阵列)芯片设计了一个8位数字式等精度频率计，该频率计的测量范围为0-100MHZ,利用QUARTUS Ⅱ集成开发环境进行编辑、综合、波形仿真，并下载到CPLD器件中，经实际电路测试，仿真和实验结果表明，该频率计有较高的实用性和可靠性。
关键词:电子设计自动化；VHDL语言；频率测量；数字频率计
I
武汉理工大学FPGA课程设计
Abstract
The Electronic Design Automation (EDA) technology has become an important design method of analog and digital circuit system as the integrated circuit's growing. The EDA technology, which is closely connected with the electronic technology, microelectronics technology and computer science, can be used in designing electronic product automatically.
Digital frequency meter is a basic measuring instruments. It is widely used in aerospace, electronics, monitoring and other fields. With equal precision frequency measurement accuracy to maintain a constant, and not with the measured signal varies.We firstly present some background information of EDA, FPGA/CPLD,VHDL and the EDA software platform QUARTUS Ⅱin this thesis;then introduced the general principle of frequency measurement, utilization of precision measuring principle, using VHDL programming, use of FPGA (Field Programmable Gate Array) chip design such as the precision of a digital frequency meter, this frequency meter's measuring range is 0-100MHZ,use QUARTUS Ⅱintegrated development environment for editing, synthesis, wave simulation, and download to the CPLD device, by the actual circuit testing, simulation and experimental results show that the frequency meter has high practical and reliability.
Keywords: Electronic Design Automation,VHDL, Frequency measurement,digital frequency meter
II
武汉理工大学FPGA课程设计
目 录
摘 要 ........................................................................................................................................ 1 ABSTRACT .............................................................................................................................. II 目 录 ........................................................................................................................................ III 1. 绪 论 ................................................................................................................................... 1 1.1 电子设计自动化(EDA)发展概述 .................................................................................. 2 1.1.1什么是电子设计自动化(EDA ) ................................................................................ 2 1.1.2EDA的发展历史 ........................................................................................................ 2 1.2 基于EDA的FPGA/ CPLD开发 .................................................................................. 4 1.2.1FPGA/CPLD简介 ....................................................................................................... 4 1.2.2用FPGA/CPLD进行开发的优缺点 ......................................................................... 5 1.3 硬件描述语言(HDL) ...................................................................................................... 7 1.3.1VHDL语言简介 ......................................................................................................... 7 1.3.2利用VHDL语言开发的优点 ................................................................................... 8 1.4 QUARTUSII概述 ............................................................................................................. 9 2. 频率测量 ........................................................................................................................... 11 2.1 数字频率计工作原理概述 .......................................................................................... 11 2.2 测频原理及误差分析 .................................................................................................. 12 2.3.1常用测频方案 .......................................................................................................... 12 2.3.2等精度测频原理 ...................................................................................................... 12 2.3.3误差分析 .................................................................................................................. 13 本章小结 ............................................................................................................................... 14 3. 数字频率计的系统设计与功能仿真 ............................................................................... 15 3.1 系统的总体设计 .......................................................................................................... 15 3.2 信号源模块 .................................................................................................................. 16 3.3 分频器 .......................................................................................................................... 17 3.4 测频控制信号产生器 .................................................................................................. 18 3.5 锁存器 .......................................................................................................................... 19 3.6 十进制计数器 .............................................................................................................. 19 3.7
显示模块 .................................................................................................................... 20
III