摘  要

随着科技电子领域的发展，可编程逻辑器件，例如CPLD和FPGA的在设计中得到了广泛的应用和普及，FPGA/CPLD的发展使数字设计更加的灵活。这些芯片可以通过软件编程的方式对内部结构进行重构，使它达到相应的功能。这种设计思想改变了传统的数字系统设计理念，促进了EDA技术的迅速发展。

数字频率计是一种基本的测量仪器。它被广泛应用与航天、电子、测控等领域。采用等精度频率测量方法具有测量精度保持恒定，不随所测信号的变化而变化的特点。本文首先介绍了FPGA/CPLD的概念、特性、优缺点，Verilog HDL语言的历史及其优点，并概述了QUARTUSⅡ开发平台；然后介绍了频率测量的一般原理，利用等精度的频率测量理论，通过FPGA运用Verilog HDL语言编程，利用FPGA(现场可编程门阵列)芯片设计了一个4位数码管显示的数字频率计，该频率计的测量范围为0-100MHZ,利用QUARTUS Ⅱ集成开发环境进行编辑、综合，并对每个模块进行功能仿真，最后将各个功能模块组合在一起实现频率计的功能，完成仿真分析，该频率计有较高的实用性和可靠性。

关键词:FPGA/CPLD；QuartusII；Verilog HDL语言；频率测量；数字频率计

目 录

摘  要. I

Abstract II

目 录. III

第1章   绪 论. 1

1.1 课题研究意义. 1

1.2 研究领域现状. 1

1.3发展趋势. 2

1.4课题的主要工作. 3

第2章 FPGA和QUARTUSII的综述. 4

2.1 FPGA简介. 4

2.2.1 FPGA的概要. 4

2.2.2 FPGA的基本组成. 4

2.2.3 FPGA的基本特点. 5

2.2 硬件描述语言(HDL) 5

2.3 QuartusII概述. 7

2.4 本章小结. 8

第3章 频率测量理论. 9

3.1  数字频率计工作原理概述. 9

3.2  测频原理及误差分析. 10

3.2.1常用测频方案. 10

3.2.2等精度测频原理. 10

3.2.3误差分析. 12

3.3本章小结. 12

第4章 数字频率计的系统总体设计. 13

第5章 数字频率计的硬件设计. 14

5.1 系统的主要芯片介绍. 14

5.1.1 Cyclone III系列芯片简介. 14

5.1.2 EP3C25Q240C8N简介. 15

5.2 FPGA核心板设计. 16

5.2.1 时钟电路. 16

5.2.2 电源电路. 17

5.2.3 复位电路. 18

5.2.4 配置电路. 18

5.3本章小结. 19

第6章 数字频率计的软件设计及仿真. 20

6.1 软件开发环境及开发流程. 20

6.2 程序流程图. 21

6.3 模块设计及仿真. 23

6.3.1 信号源模块. 23

6.3.2 分频器. 23

6.3.3 十进制计数器. 24

6.3.4 闸门控制. 25

6.3.5 锁存器. 27

6.3.6显示模块. 28

6.4本章小结. 29

结  论. 30

致  谢. 31

参考文献. 32

附录一 频率计顶层文件. 34

附录二 分频器程序. 35

附录三 闸门控制程序. 37

附录四 计数器程序. 39

附录五 锁存器源程序. 41

附录六 数码管选择源程序. 42

附录七 译码显示源程序. 43

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