【正文】 I 摘 要 伴隨著集成電路 (IC)技術(shù)的發(fā)展 ， 電子設(shè)計(jì)自動化 (EDA)逐漸成為重要的設(shè)計(jì)手段，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于模擬與數(shù)字電路系統(tǒng)等許多領(lǐng)域。電子設(shè)計(jì)自動化是一種實(shí)現(xiàn)電系統(tǒng)或電子產(chǎn)品自動化設(shè)計(jì)的技術(shù)，它與電子技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，它吸收了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的大多數(shù)最新研究成果，以高性能的計(jì)算機(jī)作為工作平臺，促進(jìn)了工程發(fā)展。 數(shù) 字頻率計(jì)是一種基本的測量儀器。它被廣泛應(yīng)用與航天、 電子 、測控等領(lǐng)域 。 采用等精度頻率測量方法具有測量精度保持恒定，不隨所測信號的變化而變化的特點(diǎn)。 本文首先綜述了 EDA 技術(shù)的發(fā)展概 況 ， VHDL 語言的歷史及其優(yōu)點(diǎn) ，概述了 EDA 軟件平臺 QUARTUSⅡ； 然后介紹了頻率測量的一般原理 ，利用等精度測量原理，通過 FPGA 運(yùn)用 VHDL 編程，利用 FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列 )芯片設(shè)計(jì)了一個(gè) 8 位數(shù)字式等精度頻率計(jì)，該頻率計(jì)的測量范圍為 1HZ20MHZ,利用QUARTUS Ⅱ 集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行編輯、綜合、波形仿真，并下載到 FPGA 器件中，經(jīng)實(shí)際電路測試， 仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該頻率計(jì)有較高的實(shí)用性和可靠性。 關(guān)鍵詞 :等精度； VHDL 語言 ； 頻率測量 ； 數(shù)字頻率計(jì) II Abstract The Electronic Design Automation (EDA) technology has bee an important design method of analog and digital circuit system as the integrated circuit39。s growing. The EDA technology, which is closely connected with the electronic technology, microelectronics technology and puter 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 Ⅱ in 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 meter39。s measuring range is 1HZ20MHZ,use QUARTUS Ⅱ integrated development environment for editing, synthesis, wave simulation, and download to the FPGA device, by the actual circuit testing, simulation and experimental results show that the frequency meter has high practical and reliability. Keywords: qual precision, VHDL, Frequency measurement, digital frequency meter III 目 錄 摘 要 ............................................................. I Abstract .......................................................... II 第一章 緒 論 ....................................................... 1 課題背景 ....................................................... 1 課題來源 目的和意義 ............................................. 2 本文主要研究內(nèi)容 ............................................... 3 第二章 FPGA 技術(shù)及開發(fā)環(huán)境介紹 .................................... 4 基于 EDA 的 FPGA 開發(fā) ............................................ 4 FPGA 簡介 .................................................................................................... 4 用 FPGA 進(jìn)行開發(fā)的優(yōu)缺點(diǎn) ........................................................................ 5 硬件描述語言 (HDL).............................................. 6 語言簡介 .............................................................................................. 7 利用 VHDL 語言開發(fā)的優(yōu)點(diǎn) ........................................................................ 7 QuartusII 概述 ................................................ 8 第三章 等精度頻率計(jì)原理分析 ....................................... 10 引言 .......................................................... 10 數(shù)字頻率計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo) ...................................... 10 常用測頻方案 .................................................. 11 等精度測頻原理 ................................................ 11 誤差分析 ...................................................... 12 第四章 等精 度數(shù)字頻率計(jì) IP 核的設(shè)計(jì) ............................... 14 等精度數(shù)字頻率計(jì)工作原理 ...................................... 14 等精度數(shù)字頻率計(jì)主要組成部分 ............................................................ 14 等精度數(shù)字頻率計(jì)測頻原理 .................................................................... 15 TOP 模塊仿真 ............................................................................................ 17 測頻 \周期控制 模塊 ............................................. 17 測頻 \周期控制原理 .................................................................................. 17 測頻 \周期控制模塊仿真 .......................................................................... 18 頻率 \周期測量模塊 ............................................. 18 測頻常用方法 ........................................................................................... 18 測周期常用方法 ........................................................................................ 19 頻率 \周期測量步驟 ................................................................................. 19 自校 /測試頻率選擇模塊及計(jì)數(shù)器二頻率切換模塊仿真 ...................... 20 脈寬測量模塊 .................................................. 21 脈沖測量原理 ........................................................................................... 21 測量脈沖寬度的工作步驟 ........................................................................ 22 脈沖測量模塊仿真 ................................................................................... 22 占空比測量模塊 ................................................ 22 計(jì)數(shù)器模塊 .................................................... 23 計(jì)數(shù)器原理 ............................................................................................... 23 計(jì)數(shù)器模塊仿真 ........................................................................................ 24 結(jié) 論 ............................................................ 25 IV 參 考 文 獻(xiàn) ....................................................... 26 致 謝 ............................................................ 27 附 錄 I .......................................................... 27 附 錄 II .......................................................... 34 1 第一章 緒 論 課題背景 EDA(Electronic Design Automation—— 電子設(shè)計(jì)自動化 ) 是指以計(jì)算機(jī)大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?的開發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，通過有關(guān)開發(fā)軟件，自動完成用軟件方式設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直至對于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯 映 射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒囊婚T 新 技術(shù) ， EDA 代表了當(dāng)今電子設(shè)計(jì)技術(shù)的最新發(fā)展方向，