FPGA的数字频率计设计

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摘要EDA技术的发展改变了传统电子设计方法，改变了传统频率计的设计方法，使得频率计在诸多微电子领域都应用十分广泛的测量仪器，成为典型的智能化、数字化、自动化的电子测量仪器。42780

现实工程应用中，实际测量信号频率通常带宽很大，这需要数字频率计能够自动切换不同量程。本文通过以FPGA器件为设计载体，使用Verilog HDL语言进行描述，采用自顶向下的设计方法，能够自动测频且显示结果，再下载到DE2开发板上，具有一定的实际价值。数字频率计的测量频率范围为10Hz~9999kHz，换档程序将该范围划分为四个频率段，系统根据实时测量信号的实际情况，在被测信号频率范围自动进行量程切换，并在系统使能期间内计数，在时钟的下降沿锁存结果，实现高精度频率测量。

关键词基于FPGA 数字频率计自动切换测量量程 Verilog HDL

毕业论文设计说明书外文摘要

Title The Design of Digital Frequency Meter based on the FPGA

Abstract

Development of EDA technology has changed the traditional method of electrical design and also changed the traditional design method of frequency meter， that makes the frequency meter typical intelligent, digital and automatic, which is widely used in the scientific research and production field .

In practical engineering applications, the measured signal frequency often has a large bandwidth, so the digital frequency meter needs to be automatically switched between different ranges. Through taking FPGA as the carrier of design, using Verilog HDL language description, using the top-down design method, capable of automated frequency measuring and verifying the results on the device development DE2 board, the frequency meter has certain practical value. The frequency meter measurement frequency range for 10Hz~9999kHz pided into four frequency, changes in the system of real-time signal detection. Automatic measuring range switches according to the signal frequency when the system is enabled, and it storages results on the falling edge of the clock, that realizes the high precision frequency measurement.

Keywords Based on the FPGA Digital Frequency Meter Verilog HDL Automatic Switching Measurement Range

1 引言（或绪论） 1

1.1 课题背景及研究意义 1

1.2 课题相关知识介绍 … 1

2 频率计设计分析 … 6

2.1 设计思路 … 6

2.2 设计任务 … 9

3 主要模块设计 … 10

3.1 BCD计数器模块 … 10

3.2 定时和控制模块 12

3.3 锁存、译码和显示模块 … 13

4 系统仿真与调试分析 14

4.1 Quartus II仿真… 14

4.2 基于FPGA的实现 … 15

4.3 精度分析 18

结论 … 19

致谢 … 20

参考文献 21

1 引言（或绪论）

1.1 课题背景及研究意义

21世纪，信息化社会对信号的传输和处理速度要求不断提高，微电子技术领域将仍是若干年代中占用重要地位的高科技领域之一。而集成电路(IC)技术在微电子领域占据了重要的地位，使电子设计变得和软件编程一样简便。IC技术的发展，使得可以不再采用各种功能固定的通用各规模集成电路和电路图输入方法来设计数字系统，而是广泛使用硬体描述语言对数字电路的行为进行建模，并用电子设计自动化（Electronic Design Automation, EDA）软件工具自动对所设计的电路进行全面的优化和仿真。电子设计自动化依靠创新的测频原理，是现代电子设计的趋势，普遍应用于模拟与数字电路系统等许多电子领域。