毕业设计(论文)基于CPLDFPGA的数字频率计系统的设计.docx

（毕业论文）
基于CPLD\FPG购数字频率计
系统的设计
培养单位：电力系
班 级：06电子信息工程技术（2）班
姓 名：
指导老师：
2009年5月
摘要
数字频率计是数字电路中的一个典型应用，实际的硬件设计用到的器件较
多，连线比较复杂，而且会产生比较大的延时，造成测量误差、可靠性差。但是
随着复杂可编程逻辑器件（PLD的广泛应用，以 EDA工具作为开发手段，在 Quartus II开发平台上，运用VHD印言设计，通过波形实时仿真，从而使整个 系统设计大大简化，提高整体的性能和可靠性。
本设计利用VHD印言在PLD器件上实现数字频率计测频系统的设计。通过
用十进制数码显示被测信号的频率，基本整个系统设计通过一片 EPM240T10CE
片上实现的。 整个系统非常精简，而且具有灵活的现场可更改性， 硬件电路设计
只有简单几部份， 在不更改硬件电路的基础上， 对系统进行各种改进还可以进一
步提高系统的性能。若设计对被测信号的整形，能够测量正弦波、 方波和三角波
等信号的频率，而且还能对其他多种物理量进行测量。该数字频率计具有高速、
精确、可靠、抗干扰性强和现场可编程等优点。
【 关键词 】 频率计 VHDL EDA Quartus II
摘 要 1
第一章 概述 3
EDA 技术及其发展 3
CPLD/FPGA® 介 3
数字频率计系统的设计背景 4
课题任务内容和要求 4
第二章 数字频率计总体方案及工作原理 6
数字频率计系统的基本原理 6
测频原理 6
测周原理 6
数字频率计总体设计方案 7
第三章 数字频率计系统硬件设计 9
系统原理框图设计 9
可编程逻辑器件的选用 9
时钟电路设计 10
电源电路设计 1..1.
显示电路设计 12
下载接口电路设计 14
拓展电路的设计 15
接口电路设计 15
接口电路设计 16
第四章 数字频率计系统软件设计 18
系统软件设计概述 18
简介 18
的设计流程 19
的设计流程 23
各功能模块的程序设计 24
分频模块设计 24
测频控制模块设计 25
计数模块设计 26
锁存器模块 28
显示模块设计 29
第五章 系统调试及误差分析 31
系统调试 31
测试结果及分析 31
结束语 32
致谢 32
参考文献 33
附录一 数字频率计原理图 34
附录二数字频率计PCBS 35
附录三 数字频率计程序清单 36
第一章 概述
EDA 技术及其发展
EDA（ Electronic Design Automation， 电子系统设计自动化 ）技术是 20世纪 90
年代初从CAD计算机辅助设计）、CAM计算机辅助制造）,CAT（计算机辅助测试） 和CAE计算机辅助工程）的概念发展而来的。现代EDAK术就是以计算机为工具， 在EDAa件平台上，根据硬件描述语言 VHD戈成的设计文件，能自动地完成用 软件方式描述的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、 逻辑综
合及优化、布局布线、逻辑仿真，直至完成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。 设计者的工作仅限于利用软件的方式来完成对系统硬件
功能的描述，在EDAT具的帮助下和应用相应的 FPGA/CPLDI件，就可以得到最 后的设计结果。 尽管目标系统是硬件， 但整个设计和修改过程如同完成软件设计
一样方便和高效。
随着大规模集成电路技术和计算机技术的不断发展，在涉及通信、国防、航 天、医学、工业自动化、计算机应用、仪器仪表等领域的电子系统设计工作中， EDA技术的含量正以惊人的速度上升；电子类的高新技术项目的开发也逾益依赖 于EDAK术的应用。即使是普通的电子产品的开发， EDA技术常常使一些原来的
技术瓶颈得以轻松突破， 从而使产品的开发周期大为缩短、 性能价格比大幅提高。
不言而喻，EDAK术将迅速成为电子设计领域中的极其重要的组成部分。
CPLD/FPGA 简介
可编程逻辑器件（简称 PLD）是一种由用户编程来实现某种逻辑功能的新 型逻辑器件，主要包括CPLD和FPGA两大类。FPGA和CPLD分别是现场可编 程门阵列和复杂可编程逻辑器件的简称。国际上生产 CPLD/FPGA 的主流公司，
并且在国内占有市场份额较大的主要是 Xilinx 、 Altera、 Lattice 等三家公司。 Xilinx
公司的 FPGA 器件有 XC2000、 XC3000、 Spartan、 Virtex 系列等，可用门数为
1200~18000； Altera