【正文】 此，頻率計擁有非常廣泛的應(yīng)用范圍。頻率計最重要的功能是根據(jù)基準(zhǔn)時鐘信號實現(xiàn)對被測信號的頻率進行檢測。采用 VHDL 編程設(shè)計實現(xiàn)的數(shù)字頻率計，除被測信號的整形部分、鍵輸入部分和數(shù)碼顯示部分外，其余全部在一片 FPGA 芯片上實現(xiàn)。隨著復(fù)雜可編程邏輯器件（ CPLD）的廣泛應(yīng)用，以 EDA工具作為開發(fā)手段，運用 VHDL語言。 VHDL（超高速集成電路硬件描述語言）是由美國國防部開發(fā)的一種快速設(shè)計電路的工具，目前已經(jīng)成為 IEEE（ The Institute of Electrical and Electronics Engineers）的一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言。據(jù)統(tǒng)計，目前發(fā)達(dá)國家在電子產(chǎn)品開發(fā)中 EDA 工具的利用率已達(dá) 50％，而大部分的 FPGA 已采用 HDL（ Hardware Description Language—— 硬件描述語言 ） 設(shè)計。 關(guān)鍵詞 :等精度； VHDL 語言 ； 頻率測量 ； 數(shù)字頻率計 II Abstract The Electronic Design Automation (EDA) technology has bee an important design method of analog and digital circuit system as the integrated circuit39。 數(shù) 字頻率計是一種基本的測量儀器。電子設(shè)計自動化是一種實現(xiàn)電系統(tǒng)或電子產(chǎn)品自動化設(shè)計的技術(shù)，它與電子技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，它吸收了計算機科學(xué)領(lǐng)域的大多數(shù)最新研究成果，以高性能的計算機作為工作平臺，促進了工程發(fā)展。 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 ，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 運用 VHDL 編程，利用 FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列 )芯片設(shè)計了一個 8 位數(shù)字式等精度頻率計，該頻率計的測量范圍為 1HZ20MHZ,利用QUARTUS Ⅱ 集成開發(fā)環(huán)境進行編輯、綜合、波形仿真，并下載到 FPGA 器件中，經(jīng)實際電路測試， 仿真和實驗結(jié)果表明，該頻率計有較高的實用性和可靠性。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 進行開發(fā)的優(yōu)缺點 ........................................................................ 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 ........................................................................ 7 QuartusII 概述 ................................................ 8 第三章 等精度頻率計原理分析 ....................................... 10 引言 .......................................................... 10 數(shù)字頻率計的主要技術(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 IP 核的設(shè)計 ............................... 14 等精度數(shù)字頻率計工作原理 ...................................... 14 等精度數(shù)字頻率計主要組成部分 ............................................................ 14 等精度數(shù)字頻率計測頻原理 .................................................................... 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 計數(shù)器模塊 .................................................... 23 計數(shù)器原理 ............................................................................................... 23 計數(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)計自動化 ) 是指以計算機大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?的開發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計工具，通過有關(guān)開發(fā)軟件，自動完成用軟件方式設(shè)計的電子系統(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)計技術(shù)的最新發(fā)展方向，通過 VHDL（ Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language） 硬件描述語言的設(shè)計，用 FPGA（ Field－ Programmable Gate Array—— 現(xiàn)場可編程門陣列 ） 來實現(xiàn)小型電子設(shè)備的設(shè)計，是開發(fā)儀器儀表的主流。 而實現(xiàn)等精度的算法主要是，在計數(shù)法和測周期法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型等精度頻率測量算法，主要原理是預(yù)置閘門信號頻率時隨著被測信號頻率的改變而改變，從而實現(xiàn)了等進度的測量 [3]。 數(shù)字頻率計是數(shù)字電路中的一個典型應(yīng)用，實際的硬件設(shè)計用到的器件較多，連線比較復(fù)雜，而且會產(chǎn)生比較大的延時，造成測量誤差 ， 可靠性差。 2 數(shù)字頻率計是通信設(shè)備、音、視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器。頻率計在電子工程，資源勘探 發(fā)揮著巨大作用 ，有條不紊地工作著，高效率地支配著系統(tǒng)的運行，是工程技術(shù)人員必不可少的測量工具。頻譜儀可以準(zhǔn)確的測量 頻率并顯示被測信號的頻譜，但測量速度較慢，無法實時快速的跟蹤捕捉到被測信號頻率的變化。 在計量實驗室中，頻率計被用來對各種電子測量設(shè)備的本地振蕩器進行校準(zhǔn)。 頻率計主要由四個部分構(gòu)成：時基電路、輸入電路、計數(shù)顯示電路以及控制電路。 在工程測量中不少物理量的測量，如時