基于FPGA的高精度数字频率计设计.doc

大连海事大学

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二○一四年六月

基于FPGA的高精度数字频率计设计

专业班级：通信工程3班

姓名：程胜胜

指导教师：谭克俊

信息科学技术学院

摘要

频率计是一种应用非常广泛的电子仪器，也是电子测量领域中的一项重要内容，而高精度的频率计的应用尤为广泛。

本论文首先简单介绍了EDA技术原理和QuartusⅡ开发软件的操作方法，接着论述了三种常见的测频方法，选用其中的等精度测频法实现了高精度测频的目的。本设计分为硬件设计和软件设计，其中软件设计部分采用VerilogHDL编写，分为波形计数模块，数据处理模块和频率值结果显示模块，各个模块程序均通过了时序仿真验证和功能仿真验证，再利用顶层文件将所有模块连接起来，拼接成一个整体。模块划分的设计具有相对独立性，可以对模块单独进行设计、调试和修改，缩短了设计周期。此次设计的硬件实现环境是SmartEDA实验箱。本论文对测频系统的设计流程、模型的建立和仿真做出了具体详细的研究，验证了该系统的正确性。

本系统采用了FPGA来实现高精度数字频率计设计。除复位键输入部分和LED显示部分以外，其余全部在一片FPGA芯片上实现，整个系统非常精简，而且具有灵活的现场可更改性。

关键词：VerilogHDL；数字频率计；EDA；FPGA

Abstract

Frequencymeterisakindofelectronicinstrumentappliedwidely.Akindofhigh-accuracydigitalfrequencymeterisdesignedbasedonFPGAinthispaper.

ThispaperfirstintroducesthemethodofoperationprincipleofEDAtechnologyandQuartusIIsoftware,thenintroducesthreekindsofcommonfrequencymeasurementmethod,theselectionoftheprecisionfrequencymeasuringmethodachieveshighprecisionfrequencymeasurementpurpose.Thedesignisdividedintohardwaredesignandsoftware,thesoftwaredesignpartusestheVerilogHDLcompilation,dividedintowaveformcountingmodule,dataprocessingmoduleandthefrequencyvalueresultdisplaymodule,eachmoduleprogramthroughthetimingsimulationandfunctionalsimulation,thetop-leveldocumentsconnectallmodules,splicedintoawhole.Designmoduleisrelativelyindependent,cancarryonthedesign,debugandmodifythemoduleseparately,shortenthedesigncycle.ThedesignofthehardwareenvironmentistheSmartEDAexperimentbox.EstablishmentandSimulationofthedesignprocess,thefrequencymeasurementsystemmodelisstudiedindetailinthepaper,thesystemhasbeenprovedright.

ThesystemusesFPGAtorealizethehighprecisiondigitalfrequencymeterdesign.InadditiontotheresetkeyinputandLEDdisplaypartoutside,therestallintherealizationofaFPGAchip,thewholesystemisver