电子科技大学现代电子综合实验频率计实验报告

电子科技大学211楼308

数字频率计

用VHDL语言设计实现基于FPGA的数字频

率计

学号 姓名

[2014/04/07-2014/04/30]

摘要

摘 要

本文重点介绍了一种基于FPGA的数字频率的实现方法。该设计采用硬件描述语言VHDL，在软件开发平台ISE上完成。该设计的频率计能准确的测量频率在10Hz到10MHz之间的信号。使用ModelSim仿真软件对VHDL程序做了仿真，并完成了综合布局布线，最终下载到芯片上取得良好测试效果。

关键词：FPGA，VHDL，ISE，频率计

I

目录

目 录

第一章 引言 ............................................................................................................. 1 第二章 基于FPGA的VHDL设计流程 ............................................................... 2 2.1 概述 ................................................................................................................. 2 2.2 VHDL语言介绍 ............................................................................................. 2 2.2.1 VHDL的特点 .......................................................................................... 3 2.3 FPGA开发介绍 ............................................................................................. 4 第三章 数字频率计的软件开发环境 ..................................................................... 5 3.1 开发环境 ......................................................................................................... 5 3.2 MODELSIM介绍 .............................................................................................. 5 3.3 ISE介绍 .......................................................................................................... 6 第四章 数字频率计的设计与实现 ......................................................................... 7 4.1 任务要求 ......................................................................................................... 7 4.2 测量原理 ......................................................................................................... 7 4.2.1 频率或时间的原始基准 .......................................................................... 8 4.2.2 电子计数器测频方法 .............................................................................. 9 4.3 设计方案与系统需求 ................................................................................... 10 4.4 各模块的功能及实现 ................................................................................... 12 4.4.1 分频器 .................................................................................................... 12 4.4.2 闸门选择器 ............................................................................................ 13 4.4.3 测频控制器 ............................................................................................ 14 4.4.4 计数器 .................................................................................................... 15 4.4.5 锁存器 .................................................................................................... 16 4.4.6 扫描显示控制系统 ................................................................................ 17 4.4.6 7段译码显示控制系统 ........................................................................ 18 4.5 分配引脚和下载实现 ................................................................................... 19 4.6 误差分析 ....................................................................................................... 19 4.6.1 ±1误差 .................................................................................................. 20 4.6.2 标准频率误差 ........................................................................................ 21 4.6.3 结论 ........................................................................................................ 21 第五章 实验结论及总结 ....................................................................................... 23 参考文献 ................................................................................................................... 24 致 谢 ....................................................................................................................... 25

Ⅱ

目录

附 录 ....................................................................................................................... 26 附录1. 分频器程序 ............................................................................................ 26 附录2. 闸门选择器程序 .................................................................................... 28 附录3. 测频控制器程序 .................................................................................... 29 附录4. 计数器程序 ............................................................................................ 30 附录5. 锁存器程序 ............................................................................................ 31 附录5. 扫描显示控制程序 ................................................................................ 33 附录5. 译码系统程序 ........................................................................................ 34

Ⅲ