基于EDA的多功能频率测频计
摘 要： 利用超高速硬件描述语言(VHDL)在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)上编程实现的纯数字式等精度频率计，不但具有较高的测量精度，而且其测量精度不会随着被测信号频率的降低而下降。为了实现对任意信号进行频率测量，在前端输入加整形电路即可。
关键词： VHDL FPGA 等精度 频率计
1 引言
测频一直以来都是电子和通讯系统工作的重要手段之一。高精度的测频仪和频率发生器有着广阔的市场前景。以往的测频仪大都在低频段利用测周的方法、高频段用测频的方法，其精度往往会随着被测频率的下降而下降。该多功能频率计的设计是针对已有测频技术的特点及存在问题，推出基本原理和方法，设计检测精度高、便于实施且设备构成又比较经济的一种检测仪器。如果设计成功的话，可很好地解决各种非标准频率源的比对问题、转测问题等，即可作为高精度频率计，还可以取代各种用途单一的相位测试仪器、校频仪器等。
频率计的计算机辅助设计过程大体分为设计分析、综合设计和优化设计三个部分。在设计分析阶段，一般是按设计人员预先估计好的各设计参数，依照一定的程序步骤来计算产品的性能。在综合设计阶段则是在规定的性能指标和技术条件下，设计出满足要求的可行性方案。而优化设计的主要任务是依据优化设计方法及其理论寻找对频率计进行优化。综观这三个阶段，综合设计是最重要的阶段，它在整个辅助设计过程中占有重要地位。
近年,在现代电子系统设计领域中,电子设计自动化已成为重要的设计手段。搭电路,逻辑功能的调试可被EDA中的仿真取代。这样做即可节省时间又能避免不必要的损失。数字频率计的设计,其功能是实现信号的频率、周期、占空比以及脉宽等指标的测量。本设计用到了数字系统设计理论、单片机理论、电子技术等方面的知识。硬件主要使用Lattice ISP1032 芯片、AT89C51芯片、LED 显示器以及其他必要的元件;软件使用了VHDL语言[ 1 ] 、MCS - 51单片机语言以及MUX + PULS Ⅱ设计平台。 毕业设计说明书目录
1 引言………………………………………………………………………………………10
1.1 数字频率的介绍………………………………………………………………………10
1.2 EDA技术的介绍………………………………………………………………………11
1.2.1 EDA技术的发展……………………………………………………………………11
1.2.2 EDA技术的特点和应用……………………………………………………………11
2 方案论证…………………………………………………………………………………12
2．1方案一：…………………………………………………………………………12
2．2方案二：……………………………………………………………………………12
2．3方案三：……………………………………………………………………………12
2．4方案四：……………………………………………………………………………12
2．5方案五：……………………………………………………………………………12
3 各电路设计和论证………………………………………………………………………12
3．1 方案一 直接计数测量频率法……………………………………………………12
3.1.1数字频率法的误差………………………………………………………………13
3.1.1初步分析…………………………………………………………………………14
3．2 方案二 等精度测量频率法………………………………………………………14
3.2.1等精度测量原理…………………………………………………………………14
3．3硬件电路的设计…………………………………………………………………16
3.3.1 信号整形电路 …………………………………………………………………17
3.3.2 测频（周期）的实现模块 ……………………………………………………18
3.3.3 测相位模块 ……………………………………………………………………18
3.3.4单片机的主控模块 ……………………………………………………………18
3.3.5 FPGA实现模块…………………………………………………………………21
3.3.6键盘选择模块 …………………………………………………………………21
3.3.7数码显示模块 …………………………………………………………………21
3.3.8 输入信号的整形模块 …………………………………………………………23
3.3.9电源模块 ………………………………………………………………………24
4. 软件设计…………………………………………………………………………………24
4．1测频原理分析………………………………………………………………………24
4．1．1系统主程序流程图……………………………………………………………25
4．1．2各子程序流程图………………………………………………………………26
4．2程序…………………………………………………………………………………26
4．2．1主程序…………………………………………………………………………26
4．2．2 各子程序………………………………………………………………………30
5．软硬件系统的调试………………………………………………………………………37
5.1系统调试的方法 …………………………………………………………………37
5.2软件/硬件的调试 …………………………………………………………………37
5.2.1系统的仿真………………………………………………………………………38
5.3 系统的硬件验证 …………………………………………………………………38
6 结束语 …………………………………………………………………………………38
7． 附录………………………………………………………………………………………39
8．参考文献…………………………………………………………………………………40 8 参考文献
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