基于EDA技术多功能频率计设计

基于EDA技术多功能频率计设计

基于EDA技术多功能频率计设计

  • 适用:本科,大专,自考
  • 更新时间2024年
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基于EDA技术多功能频率计设计

  基于EDA技术多功能频率计设计         摘要:本文主要论述了利用FPGA进行测频计数,单片机实施控制实现多功能频率计的设计过程。该频率计利用FPGA来实现频率、周期、脉宽和占空比的测量计数。利用单片机完成整个测量电路的测试控制、数据处理和显示输出。
  本文详细论述了硬件电路的组成和单片机的软件控制流程。其中硬件电路包括键输入模块、显示模块、输入信号整形模块以及单片机和FPGA主控模块。设计器件采用Atmel公司的单片机AT89C51和Altera公司的EPIC3TC144C8。键输入模块设置5个功能键;显示模块用8只CD4511完成LED的串行显示,锁存模块用4只74LS273完成锁存功能.被测信号经运算放大器进行放大,再经施密特反相器整形后输入FPGA。
  关键词:频率计;测频;单片机;FPGA
1 引言
   1.1  EDA技术介绍
   1.1.1  EDA技术及发展
   EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写,在20世纪90年代初从计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)的概念发展而来的。
   20世纪90年代,国际上电子和计算机技术较先进的国家,一直在积极探索新的电子电路设计方法,并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革,取得了巨大成功。在电子技术设计领域,可编程逻辑器件(如CPLD、FPGA)的应用,已得到广泛的普及,这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构,从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念,促进了EDA技术的迅速发展。
   EDA技术就是以计算机为工具,设计者在EDA软件平台上,用硬件描述语言HDL完成设计文件,然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真,直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现,极大地提高了电路设计的效率和可操作性,减轻了设计者的劳动强度。
   利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,大量工作可以通过计算机完成,并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。
   现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域,都有EDA的应用。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中,从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟,都可能涉及到EDA技术。
   
         毕业设计说明书目录
1引言…………………………………………………………………………………17
2方案论证……………………………………………………………………………18
   2.1方案一………………………………………………………………………18
   2.2方案二………………………………………………………………………18
   2.3方案三………………………………………………………………………19
   2.4方案选择……………………………………………………………………19
3等精度频率计的测频原理…………………………………………………………20
   3.1等精度测频原理……………………………………………………………20
4等精度频率计硬件电路设计………………………………………………………21
   4.1系统原理图…………………………………………………………………21
   4.2各部分电路说明……………………………………………………………21
   4.2.1放大整形电路……………………………………………………………21
   4.2.2分频器……………………………………………………………………23
   4.2.3单片机主控单元…………………………………………………………23
   4.2.4显示电路…………………………………………………………………24
   4.2.5FPGA实现模块……………………………………………………………26
   4.2.6键盘输入电路……………………………………………………………26
   4.3顶层系统设计………………………………………………………………27
   4.3.1功能模块设计……………………………………………………………28
   4.3.2计数与控制模块…………………………………………………………28
   4.3.3占空比测量………………………………………………………………28
   4.3.4脉宽测量…………………………………………………………………28
5软件设计……………………………………………………………………………29
   5.1系统主程序流程图…………………………………………………………29
   5.2系统主程序…………………………………………………………………29
   5.3各模块VHDL源程序 ………………………………………………………34
6软硬件系统的调试…………………………………………………………………33
   6.1出现问题……………………………………………………………………33
   6.2分析问题……………………………………………………………………34
   6.3解决问题……………………………………………………………………34
7结论…………………………………………………………………………………34
8附录…………………………………………………………………………………35
9参考文献……………………………………………………………………………35
参考文献
   [1] 马家辰、孙玉德《C-51单片机原理及接口技术》哈尔滨工业大学出版社
   [2] 陈丽芳《单片机原理与控制技术》东南大学出版社
   [3] 何立民《单片机系统设计》北京航空航天大学出版社
   [4] 王修才、刘祖望《单片机接口技术》复旦大学出版社
   [5] 李建忠《单片机原理及应用》西安电子科技大学出版社
   [6] 公茂法等《单片机人机接口实例集》北京航天航空大学出版社1997
   [7] 《Protel99SE原理图与PCB设计》清源计算机工作室
   [8]《实用电子电路手册》高等教育出版社,1991.10
   [9]卢毅,赖杰.VHDL与数字电路设计[M].北京:科学出版社,2001
   [10]赵曙光.可编程逻辑器件原理、开发与应用[M].西安:西安电子科技大学出版
[11]顾巨峰,周浩洋,朱建华.基于可编程逻辑器件(Lattice)的多功能数字频率计[J].电子工程师,2002
   [12]王新、付子义《EDA技术与模拟实验》中国矿业大学出版社,2007.2

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