摘 要：選用Altera公司的可編程邏輯器件EPF10K10LC84-4作為硬件電路。依據(jù)EDA技術(shù)的設(shè)計思想，運用VHDL硬件描述語言和Max+PlusⅡ軟件，針對數(shù)字頻率計的工作原理，對其各個部分進(jìn)行編程。該設(shè)計結(jié)構(gòu)清晰，避免了用原理圖設(shè)計引起的毛刺現(xiàn)象。實驗證明，該設(shè)計具有一定的可行性和參考價值。
關(guān)鍵詞：數(shù)字頻率計；EDA；VHDL語言；Max+PlusⅡ軟件

0 引 言
    EDA技術(shù)是以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計載體，以硬件語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要方式，以計算機(jī)、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計工具，通過有關(guān)的開發(fā)軟件，自動完成用軟件設(shè)計的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的設(shè)計，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒囊婚T新技術(shù)。其設(shè)計的靈活性使得EDA技術(shù)得以快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。
    本文以Max+PlusⅡ軟件為設(shè)計平臺，采用VHDL語言實現(xiàn)數(shù)字頻率計的整體設(shè)計。

1 工作原理
    眾所周知，頻率信號易于傳輸，抗干擾性強，可以獲得較好的測量精度。因此，頻率檢測是電子測量領(lǐng)域最基本的測量之一。頻率計的基本原理是用一個頻率穩(wěn)定度高的頻率源作為基準(zhǔn)時鐘，對比測量其他信號的頻率。通常情況下計算每秒內(nèi)待測信號的脈沖個數(shù)，即閘門時間為1 s。閘門時間可以根據(jù)需要取值，大于或小于1 s都可以。閘門時間越長，得到的頻率值就越準(zhǔn)確，但閘門時間越長，則每測一次頻率的間隔就越長。閘門時間越短，測得的頻率值刷新就越快，但測得的頻率精度就受影響。一般取1 s作為閘門時間。
    數(shù)字頻率計的關(guān)鍵組成部分包括測頻控制信號發(fā)生器、計數(shù)器、鎖存器、譯碼驅(qū)動電路和顯示電路，其原理框圖如圖1所示。

2 設(shè)計分析
2．1 測頻控制信號發(fā)生器
    測頻控制信號發(fā)生器產(chǎn)生測量頻率的控制時序，是設(shè)計頻率計的關(guān)鍵。這里控制信號CLK取為1 Hz，2分頻后就是一個脈寬為1 s的時鐘信號FZXH，用來作為計數(shù)閘門信號。當(dāng)FZXH為高電平時開始計數(shù)；在FZXH的下降沿，產(chǎn)生一個鎖存信號SCXH，鎖存數(shù)據(jù)后，還要在下次FZXH上升沿到來之前產(chǎn)生清零信號CLEAR，為下次計數(shù)做準(zhǔn)備，CLEAR信號是上升沿有效。
2．2 計數(shù)器
    計數(shù)器以待測信號FZXH作為時鐘，在清零信號CLEAR到來時，異步清零；FZXH為高電平時開始計數(shù)。本文設(shè)計的計數(shù)器計數(shù)最大值是99 999 999。

2．3 鎖存器
    當(dāng)鎖存信號SCXH上升沿到來時，將計數(shù)器的計數(shù)值鎖存，這樣可由外部的七段譯碼器譯碼并在數(shù)碼管上顯示。設(shè)置鎖存器的好處是顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，不會由于周期性的清零信號而不斷閃爍。鎖存器的位數(shù)應(yīng)跟計數(shù)器完全一樣，均是32位。
2．4 譯碼驅(qū)動電路
    本文數(shù)碼管采用動態(tài)顯示方式，每一個時刻只能有一個數(shù)碼管點亮。數(shù)碼管的位選信號電路是74LS138芯片，其8個輸出分別接到8個數(shù)碼管的位選；3個輸入分別接到EPF10K10LC84-4的I／O引腳。
2．5 數(shù)碼管顯示
    本文采用8個共陰極數(shù)碼管來顯示待測頻率的數(shù)值，其顯示范圍從O～99 999 999。
    以下是數(shù)碼管段選的程序：

2．6 程序
    綜合以上模塊分析，可以得到如下程序：

3 結(jié) 語
    本文采用EDA設(shè)計方法，把數(shù)字頻率計系統(tǒng)組建分解成若干個功能模塊進(jìn)行設(shè)計描述，選用Altera公司生產(chǎn)的FPGA產(chǎn)品FLEX10K系列的EPF10K10LC84-4芯片，下載適配后，便可以在數(shù)碼管上顯示出待測頻率的數(shù)值。實驗證明，其軟件設(shè)計思想清晰，硬件電路簡單，具有一定的實用性。