基于EDA技术多功能数字频率计设计 摘要：现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统仿真和综合能力，而VHDL语言是最具发展潜力的硬件描述语言，它有强大的行为描述能力和多层次的仿真模拟。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。该频率计利用等精度的设计方法，克服了基于传统测频原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而降低的缺点。等精度的测量方法不但具有较高的测量精度，而且在整个频率区域保持恒定的测试精度。
关键字：数字频率计，EDA技术，VHDL语言，Max+plusII软件，等精度
1 引言
在传统的控制系统中，通常将单片机作为控制核心并辅以相应的元器件构成一个整体。但这种方法硬件连线复杂、可靠性差，且在实际应用中往往需要外加扩展芯片，这无疑会增大控制系统的体积，还会增加引入干扰的可能性。对一些体积小的控制系统，要求以尽可能小的器件体积实现尽可能复杂的控制功能，直接应用单片机及其扩展芯片就难以达到所期望的效果。
现场可编程门阵列（FPGA）具有集成度高、运算速度快、开发周期短等特点，它的出现，改变了数字电路的设计方法、增强了设计的灵活性。基于此，本文提出了一种采用Xilinx公司的FPGA和Atmel公司的AT89C51单片机相结合的数字频率计的设计方法。该数字频率计电路简洁，软件潜力得到充分挖掘，低频段测量精度高，有效防止了干扰的侵入。 毕业设计说明书目录
1 引言 ----------------------------------------------------------- 20
1．1 VHDL语言 ------------------------------------------------ 20
1．2 Max+PlusⅡ开发工具 ---------------------------------------20
1．3 EDA技术的介绍-------------------------------------------- 21
2 方案论证-------------------------------------------------------- 21
2．1方案一---------------------------------------------------- 21
2．2方案二-----------------------------------------------------22
2．3 方案三-----------------------------------------------------22
2．4 方案论证--------------------------------------------------23
3 等精度测频原理---------------------------------------------------23
4 频率计各硬件电路设计---------------------------------------------25
4．1主系统组成及框图-------------------------------------------25
4．2电源电路设计-----------------------------------------------26
4．3信号整形电路-----------------------------------------------27
4．4测频电路---------------------------------------------------29
4．5周期测量电路-----------------------------------------------29
4．6脉宽测量电路-----------------------------------------------30
4．7占空比测量电路---------------------------------------------30
4．8单片机键控制及显示电路-------------------------------------30
4．9 FPGA实现模块--------------------------------------------- 40
5 软件部分设计---------------------------------------------------- 40
5．1主程序流程------------------------------------------------- 40
5.1.1主程序流程图--------------------------------------------- 40
5.1.2子程序流程图--------------------------------------------- 41
5．2系统程序-------------------------------------------------- 43
5.2.1主程序--------------------------------------------------- 43
5.2.2各子程序------------------------------------------------- 45
6 软硬件系统调试---------------------------------------------------50
6．1 系统调试的方法-------------------------------------------- 50
6．2 FPGA测频电路的调试--------------------------------------- 50
6．3 单片机程序调试---------------------------------------------51
6．4 系统的联合调试---------------------------------------------51
6．5 系统的硬件验证---------------------------------------------51
6．6 电源电路的调试---------------------------------------------51
7结束语----------------------------------------------------------- 52
8 附录-------------------------------------------------------------52
8．1单片机最小系统---------------------------------------------52
8．2 ZLG7289最小系统-------------------------------------------53
9参考文献--------------------------------------------------------- 54参考文献
[1] 潘 松，王国栋《VHDL 实用教程[M ]》 成都:电子科技大学出版社
[2] 李建忠 《单片机原理及应用》 西安电子科技大学出版社
[3] 张 凯，林 伟《VHDL 实例剖析[M ] 》 北京:国防工业出版社
[4] 王道宪《CPLD/FPGA 可编程器件应用与开发》 北京: 国防工业出版社
[5] 卢毅等《 VHDL 与数字电路设计》 北京: 科学院
[6] 黄仁欣《EDA技术 实用教程》 清华大学出版社
[7] 马家辰、孙玉德《51单片机原理及接口技术》 哈尔滨工业大学出版社
[8] 《Protel99SE原理图与PCB设计》 清源计算机工作室
[9] 高等职业技术教育机电类专业教材编委会 组编- 沈任元 ,吴勇主编的数字电子技 术基础
[10] 高等职业技术教育机电类专业教材编委会 组编- 沈任元 ，吴勇主编的模拟电子技术基础
[11] 沈任元 ，吴勇主编的常用简明手册电子.
[12] 芯片介绍.http://www.21ic.com/.
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