文档介绍：数字频率计简易设计

课程名称__现代电子系统设计____
学生学院____ 自动化学院_____
专业班级____ 电机与电器______
学号 2111004002
学生姓名____ 梁国荣_______
指导教师____谢云_ 教授_______
2011 年 5 月 25 日
摘要
频率计是常用的测量仪器,它的测量原理大致分直接测频法和测量周期法两类。直接测频法是测量单位时间内被测信号的周期数,通常采用计数器、数据锁存器及控制电路实现,本文就是采取直接测频法,通过使用VHDL语言来设计数字频率计,对单位时间内的信号脉冲进行计数测量出信号的频率。本文给出了VHDL源程序、原理图和仿真图形,所设计的电路通过硬件仿真,下载到目标器件上运行,能够满足测量频率的要求,具有理论与实践意义,实现了电子电路自动化(EDA)的过程。

关键词:数字频率计 VHDL 直接测量法仿真 EDA
目录
1 前言………………………………………………………………………………1
EDA发展概括…………………………………………………………………1
课题背景的意义………………………………………………………………1
2 设计方案…………………………………………………………………………2
设计任务与要求………………………………………………………………2
总体方案设计思路和原理框图………………………………………………2
3 VHDL语言…………………………………………………………………………4
4 测频控制电路FTCTRL……………………………………………………………5
测频控制电路程序……………………………………………………………5
程序分析………………………………………………………………………6
5 T4…………………………………………………………8
四位十进制计数器电路程序…………………………………………………8
程序分析………………………………………………………………………10
6 四位锁存器电路REG4b…………………………………………………………12
四位锁存器电路程序…………………………………………………………12
程序分析………………………………………………………………………13
7 顶层文件…………………………………………………………………………14
顶层文件程序…………………………………………………………………14
程序分析………………………………………………………………………17
8 不足原因与改进…………………………………………………………………19
参考文献……………………………………………………………………………20
1 前言
EDA发展概括
EDA技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体,以硬件语言为系统逻辑描述的主要方式,以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具,通过有关的开发软件,自动完成用软件设计的电子系统到硬件系统的设计,最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术。
课题背景的意义
数字频率计是电子设计、仪器仪表、资源勘测等应用领域不可缺少的测量仪器,不少物理量的测量,如振动、转速等的测量都涉及到或可以转化为频率的测量。传统的数字频率计一般由分立原件组合而成,其测量范围、测量精度和测量速度均受到较大的限制。单片机的发展与应用改善了这种情况,但由于单片机本身也受到工作频率及内部计数器位数等因素的限制,所以无法在此领域取得突破性的发展。随着大规模可编程逻辑器件技术的发展,能够将大量的逻辑功能集成于单个芯片中,根据不同的需要所提供的逻辑门数目可以从几百至上百万之多,从根本上解决了单片机的先天性限制问题。在基准频率及精度等外部条件的允许下,根据不同场合的精度要求,对硬件描述语言作进一步的改动,可以较容易的使系统在性能上得到升级,从而降低系统的整体造价。
Quartus II是Altera公司推出的一款功能强大,兼容性最好的EDA工具软件。该软件界面友好、使用便捷、功能强大,是一个完全集成化的可编程逻辑设计环境,具有开放性、与结构无关,多平台、完全集成化、丰富的设计库、模块化工具、支持多种硬件描述语言及有多种高级编程语言接口等特点。本文在Quartus II开发环境下,运用VHDL输入设计方法对数字频率计进行设计,并下载到EDA实验平台上。经仿真测试,其测频范围可达1Hz~1999Hz,用4位数码管显示,可靠性好。
2 设计方案
设计任务与要求
设计一个具有如下功能的简易频率计,具体要求如下:
被测信