VHDL课程设计--简易数字频率计

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1、目 录 1 引言 1 1.1 EDA 介绍 1 1.2 任务说明 1 2 系统设计 2 2.1 系统概述 . 2 2.2 系统原理 2 2.3 系统封装图 3 3 程序设计 4 3.1 系统结构示意图 . 4 3.2 分频程序 4 3.2.1 分频程序原理 4 3.2.2 分频程序仿真 5 3.3 位选程序 6 3.3.1 位选程序原理 6 3.3.2 位选程序仿真 7 3.4 时钟程序 8 3.4.1 时钟程序原理 8 3.4.2 时钟程序仿真 9 3.5 计数程序 9 3.5.1 计数程序原理 9 3.5.2 计数程序仿真 .11 3.6 BCD 码转换.11 3.6.1 BCD 码转换原

2、理.11 3.6.2 BCD 码程序仿真 13 3.7 顶层文件 . 14 3.7.1 顶层文件介绍及仿真 14 3.7.2 硬件调试 . 15 4 总结 17 参考文献 18 附录 19 课程设计说明书课程设计说明书 1 1 引言 1.1 EDA 介绍 EDA 是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在 20 世纪 60 年 代中期从计算机辅助设计（CAD） 、计算机辅助制造（CAM） 、计算机辅助测试（CAT） 和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA 技术就是以计算机为工具，设计 者在 EDA 软件平台上，用硬件描述语言 HDL 完成

3、设计文件，然后由计算机自动地完成 逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至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。 1.2 任务说明 简易数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波 或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机 械振动的频率，转速，声音的频率等。其具有高速、精确、可靠、抗干扰性强和现场可 编程等优点。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器 。 本次 EDA 课程设计题目为简易数字频率计设计，实现对于 1HZ-10MHZ 的方波信 号进行测量。该频率计包括 4 个不同的档位，具有记忆功能和总

4、体的复位功能。需要利 用 VHDL（硬件描述语言）通过 Quartus II 编程软件进行程序的编写和调试、仿真。并 将程序下载到硬件上进行实际观测。 课程设计说明书课程设计说明书 2 2 系统设计 2.1 系统概述 本设计基于可编程逻辑器件 FPGA，使用 VHDL 进行设计、综合、仿真以及实现。 通过编程，根据选择的档位对输入的方波信号进行频率的测量，并且显示在四位七段数 码管上，当数值溢出时进行报警指示。 2.2 系统原理 本设计共分成五个子模块程序：分频（fpq）程序、位选（wxq）程序、时钟（szq） 程序、计数（jsq）程序、BCD 转换（bcd）程序。通过五个模块相互配合实现简易数字 频率计的功能。 各模块间的连接关系如下所示： 系统原理为：待测的方波信号首先通过分频模块，进行 10/100/1000 分频，产生 10 倍/100 倍/1000 倍及原待测信号共四路方波信号。然后将四路信号送入位选功能模块， 通过四个输入开关对该四路方波的选择。位选