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一、课程设计原理1、测频原理及误差分析本次课程设计采用直接测频法。
直接测频法就是在确定的闸门时间内，记录被测信号的脉冲个数。
这种方法的计数值也会产生最大为±1个脉冲误差。
进一步分析测量准确度。
设待测信号脉冲周期为T1，频率为F1，当闸门时间为T=1s 时，测量准确度为＆=T1/T=1/F1。
由此可知直接测频法的测量准确度与信号的频率有关。
当待测信号频率较高时，测量准确度也较高，反之测量准确度也较低。
2、占空比测量原理占空比：占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率。
方波的占空比为50％，占空比为0.5，说明正电平所占时间为0.5个周期。
在1S的闸门时间之内，只要我们利用50Mhz的时钟脉冲，对待测信号的高电平时间进行计数，得到一个num值。
最后num*20ns就是所求信号的占空比了。
二、系统的设计1、分频模块分频模块我们采用50Mhz的时钟频率产生待测的信号，和三个控制信号。
此程序要求将50Mhz分出1Mhz的频率，再产生1hz作为控制信号的标准输入时钟。
该模块产生的3个控制信号，分别为EN，LOAD，CLR。
CLR信号用于在每次测量开始时，对计数器进行复位，以清除上次测量的结果，该复位信号高电平有效。
EN为计数允许信号，在EN信号的上升沿时刻计数模块开始对输入信号的频率进行测量，在此1S时间里被测信号的脉冲数进行计数，即为信号的频率。
然后将值锁存，并送到数码管显示出来。
设置锁存器的好处是使显示的数据稳定，不会由于周期性的清零信号而不断闪烁。
在每一次测量开始时，都必须重新对计数器清0。
另外，也设计出另外一个进程process，产生同样地三个控制信号给占空比测量时提供使能，锁存和清零的能力。
部分程序如下：process(clk)beginif clk'event and clk = '1' thentemp1<=temp1+1;end if;end process;freq<=temp1(16); --381Hz=50Mhz/2^172、计数模块计数模块分为2个子模块。
摘要本设计采用单片机89S51及相应的输入信号处理电路设计频率测量系统。
设计制作完成了智能能数字频率计。
它主要由信号放大、限幅、整形、测量模块、控制与显示模块组成。
它运用单片机强大的运算能力，克服了一般数字频率计在低频段精度不高的的缺点；采用频率自动分段技术，可自动实现频段间切换，提高响应速度组成。
关键词：周期；频率；单片机AbstractThe system is based on the single-chip microcomputer 89S51,and relevant import circuit of signal processing. It is made up of signal amplification and modify module, limit breadth,measure module, control and display module. It use powerful arithmetical capability of single-chip microcomputer,conquer the disadvantage that the commonly digital cymomeler has not high precision in low-frequency; The system using the technique of auto subsection,that can achieve the switch with the segment of frequency, and heighten the speed of response.Key Words: period frequency single-chip microcomputer设计任务1采用单片机AT89S51及相应的输入信号处理电路设计频率测量系统；输入信号为方波、正弦波，输入电压1~5V；数据显示采用共阳LED数码管4位；具有电源接口，公共地线、电源需加滤波电路；具有上电自检功能。
淮阴师范学院毕业设计物理系电子信息科学与技术专业课题名称数字频率计的设计学生姓名学生班级指导老师起讫日期 2004 .12 .1 — 2005 .4 .72005年4月7日摘要:利用等精度测量原理实现了频率的测量。
并介绍了一种进行等精度数字测量频率的硬件实现方案。
该方法简单实用，具有较广的使用价值。
关键词:数字频率计；函数信号发生器；闸门时间Abstract: A digital frequency meter designed by using equal precision measurement, have realized the frequency measurement. It introduces the hardware construction method of equal precision digital measurement frequency. This method is easy and convenient.Keywords: Digital frequency meter; Function signal generator;The interval between the opening and closing of the lock gate目录1 引言 (3)2 设计原理 (4)3 电路分析 (4)3.1 整体电路分析 (4)3.2 单元电路分析 (5)3.2.1 逻辑控制电路 (5)3.2.2 计数器 (7)3.2.3 锁存器 (8)3.2.4 BCD码七段显示译码/驱动器 (9)3.2.5 脉冲形成电路 (10)3.2.6 闸门电路 (12)3.3 整体电路图 (13)4 硬件调试 (15)4.1调试方法与过程 (15)4.1.1脉冲形成电路的调试 (15)4.1.2 时基电路的调试 (15)4.1.3锁存信号电路的调试 (15)4.1.4整体电路的调试 (15)4.2测试仪器与设备 (15)5 测试结果 (15)6心得体会 (15)7 感谢 (16)参考文献 (17)1.引言随着无线电技术的发展与普及，“频率”已成为广大群众所熟悉的物理量。
目录1、摘要 (2)2、设计要求与任务 (2)3、设计原理 (2)4、设计方案 (2)5、电路总的原理图 (4)6、器件介绍 (5)7、软件程序 (6)8、设计总结 (9)简易频率计的设计摘要:以单片机89C2051为核心，实现单位时间（1s）内周期信号的变化次数。
若在一定时间间隔T内测得周期信号的重复变化次数为N，则其频率为 f=N/T。
一．设计要求1.测量频率范围1Hz~1MHz，量程分为3档，即×1，×10，×100。
2.测量精度分别为：1Hz，10Hz，100Hz。
3.被测信号可以是正弦波、三角波和方波。
4.测量信号幅度0.1 ~10V.5.显示方式为4位十进制数显示。
二．设计原理频率的定义是单位时间（1s）内周期信号的变化次数。
若在一定时间间隔T 内测得周期信号的重复变化次数为N，则其频率为 f=N/T。
三．设计方案1.本方案采用单片机实现，原理框图如下：原理框图1基本原理是，被测信号u x首先经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号，频率与被测信号的频率f x相同。
时钟电路产生时间基准信号，控制计数与保持状态。
当其高电平时，计数器计数；低电平时，计数器处于保持状态，数据送入锁存器进行锁存显示。
然后对计数器清零，准备下一次计数。
五、调试过程1、系统测试仪器及设备：双路跟踪稳压稳流电源DH1718E-5直流稳压电源数字示波器Tektronix TDS1002数字万用表2、测试方法：（1）调试的基本过程先将电路的硬件电路调好调软件部分。
硬件部分：接上电源数码管都不会亮，如果将复位电容C1开路，四个数码管都显示8。
硬件部分没问题后就用WAVE来仿真软件。
软件调好后输入频率，看看误差。
（2）试中发现的问题在调软件的时候发现，数码管显示的数据是错乱的，比如1234HZ，它显示的是3241HZ。
通过该程序它也只能显示4321HZ，这是这个电路的唯一的没有解决的问题，再以后我会继续学习汇编程序，相信会编出来的。
简易频率测量仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解频率测量仪的基本原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学会使用简易频率测量仪进行频率测量，并掌握数据处理的基本方法。
3. 了解频率测量在电子技术中的应用，明确其重要性。
技能目标：1. 能够正确操作简易频率测量仪，进行实际频率测量。
2. 培养学生动手实践能力，通过组装、调试简易频率测量仪，提高解决实际问题的能力。
3. 能够运用所学知识分析并解决频率测量过程中出现的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对待科学的严谨态度，增强对电子技术的兴趣和热情。
2. 培养团队合作意识，让学生在合作中学习、交流，共同解决问题。
3. 强化学生的安全意识，注重实验操作规范，养成良好的实验习惯。
课程性质：本课程为实践性较强的电子技术课程，旨在让学生通过实际操作，掌握频率测量仪的使用方法，提高实际应用能力。
学生特点：学生为初中生，具有一定的电子技术基础知识，对实验操作充满好奇，但实际操作能力有待提高。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，通过启发式教学，引导学生主动参与实验，培养学生动手动脑能力。
同时，关注学生的个体差异，给予每个学生适当的指导。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- 频率测量仪的基本原理与结构- 频率测量在电子技术中的应用- 频率测量仪的操作方法及数据处理2. 实践操作：- 简易频率测量仪的组装与调试- 实际频率测量操作练习- 频率测量结果的分析与讨论3. 教学大纲：- 第一课时：介绍频率测量仪的基本原理与结构，让学生了解频率测量仪的组成部分及其功能。
- 第二课时：讲解频率测量在电子技术中的应用，明确学习频率测量的意义。
- 第三课时：学习频率测量仪的操作方法及数据处理，为实践操作打下基础。
- 第四课时：分组进行简易频率测量仪的组装与调试，培养学生的动手能力。
- 第五课时：进行实际频率测量操作练习，巩固所学知识，提高实际应用能力。
数电课程设计实验报告学院：机械与电子工程学院班级： 1521501姓名：熊伟学号： 201520150122指导老师：冯林、刘琦2016．11.18课程设计报告一、设计题目数字频率计设计二、设计任务频率计又称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。
其最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T。
用中小规模数字集成电路和半导体显示器件实现以下技术指标：频率测量范围：10～9999Hz输入电压幅度：300mV～3V输入信号波形：任意周期信号显示位数： 4位电源： 220V50Hz三、设计要求1. 系统工作原理说明；2. 画出系统电路原理图；3. 对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求；4. 写出设计说明书。
目录0综述 (2)1 方案论证 (4)2 原理及技术指标 (5)3 单元电路设计及参数计算 (7)3.1时基电路 (7)3.2逻辑控制电路 (8)3.3计数器 (9)3.4锁存器 (11)3.5译码电路 (12)3.6设计总图 (13)4设计小结 (13)4.1 设计任务完成情况 (13)4.2 问题及改进 (14)4.3 心得体会 (14)摘要数字频率计是一种用十进制数字，显示被测信号频率的数字测量仪器。
它的基本功能是测量正弦信号，方波信号以及其他各种单位时间内变化的物理量。
在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，显示直观，所以经常要用到数字频率计。
频率测量中直接测量的数字频率计主要由四个部分构成：时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。
在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成方波信号，加到与非门的另一个输入端上.该与非门起到主阀门的作用,在与非门第二个人输入端上加阀门控制信号,控制信号为低电平时阀门关闭,无信号进入计数器;控制信号为高电频时,阀门开启整形后的信号进入计数器,若阀门控制信号取1s,则在阀门时间1s内计数器得到的脉冲数N就是被测信号的频率1 方案论证数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。
摘要本文介绍了一种自顶向下分层设计多功能数字频率计的设计方法。
该频率计采用VHDL硬件描述语言编程以MAX+PLUSⅡ为开发环境，极大地减少了硬件资源的占用。
数字频率计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。
该数字频率计的测量范围为l0Hz～10MHz，响应时间小于等于15秒；其测试结果由4只七段数码管稳定显示，测量误差小于等于1％。
仿真波形与分析结果表明，所设计的电路通过硬件仿真能够满足数字频率计的功能要求，具有理论与实践意义，实现了电子电路自动化的过程。
数字频率计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。
关键词：VHDL 数字频率计 EDA MAX+PLUSⅡ第一章概述第一节课题研究背景数字频率计是电子测量与仪表技术最基础的电子仪表类别之一, 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，而且它是数字电压必不可少的部件。
当今数字频率计不仅是作为电压表、计算机、天线电广播通讯设备、工艺过程自动化装置。
多种仪表仪器与家庭电器等许多电子产品中的数据信息输出显示器反映到人们眼帘。
集成数字频率计由于所用元件少、投资少,体积小,功耗低,且可靠性高,功能强,易于设计和研发,使得它具有技术上的实用性和应用的广泛性。
不论从我们用的彩色电视机、电冰箱，DVD，还有我们现在家庭常用到的数字电压表数字万用表等等都包含有频率计。
现在频率计已是向数字智能方向发展，即可以很精确的读数也精巧易于控制。
数字频率计已是现在频率计发展的方向,它不仅可以很方便的读数,而且还可以使频率的测量范围和测量准确度上都比模拟先进.而且频率计的使用已是很多的方面,数字卫星、数字通讯等高科技的领域都有应用，今天数字频率计的发展已经不仅仅是一个小电子产品的发展也是整个民族乃至整个国家的发展，所以频率计的发展是一个整体的趋势。
而从民族产业上来说，我们在这种产业中还落后于西方发达国家，这将会关系到民族产业的兴衰。
摘要摘要数字频率计是一种基本的测量仪器。
它被广泛应用于航天、电子、测控等领域，还被应用在计算机及各种数学仪表中。
一般采用的是十进制数字，显示被测信号频率。
基本功能是测量正弦信号，方波信号以及其他各种单位时间内变坏的物理量。
由于其使用十进制数显示，测量迅速精确，显示直观，所以经常被用来使用。
本文主要介绍数字频率计的设计和调试，本作品是基于STC89C52单片机作为平台，基本原理是通过STC89C52单片机进行频率的采集和分析工作，在通过程序使其显示在LCD1602的液晶显示屏上，通过液晶显示屏，让使用者能够直观的看到当前的输入频率是多少。
由于STC89C52单片机只能处理数字信号因此系统需要先把信号放大成方波信号，再通过施密特触发器整形方波，又由于单片机能处理的频率有限，所以这次我们先用74HC390芯片对输入的信号进行了分频，使其降低了100倍，才送去给单片机处理，如果频率高于200KHZ的时候就计算分频后的频率，得到数据再换算成真实的频率。
关键字：单片机，LCD显示屏，分频器ABSTRACTABSTRACTDigital frequency meter is a basic measuring instruments. It is widely used in aerospace, electronics, measurement and control, etc., it is also used in computer and mathematical instrument. Generally using a decimal number, it displays the signal frequency. The basic function is to measure sinusoidal signal, square-wave signal, and various other units within the time deterioration of physical quantities. Due to the use of decimal display, rapid measurement precision, intuitive display, it is often used to use.This paper describes a digital frequency meter design and debugging, the present work is based STC89C52 microcontroller as a platform, the basic principle is the collection and analysis of the operating frequency through STC89C52 microcontroller, through the program to display on the LCD1602 LCD screen, the LCD display, allowing users to visually see the current input frequency is.Since only single-chip digital signal processing STC89C52 so the system need to put a square wave signal is amplified signal, and then through the Schmitt trigger shaping a square wave, but also due to the limited frequency microcontroller can handle, so this time we will start with 74HC390 chip input The signal is a frequency, it reduces by 100 times, was sent to the microcontroller processing frequency if the frequency is higher than the frequency aft er 200KHZ when it calculated to obtain the data and then converted into real frequency.Keywords:microcontroller, LCD display, divider.目录第1章整体框架 (1)1.1课题任务 (1)1.2课题要求 (1)1.3研究意义 (1)第2章设计方案 (3)2.1硬件部分 (3)2.1.1主控模块 (3)2.1.2 LCD液晶显示器模块 (7)2.1.3主控模块的选型和论证 (9)2.1.4显示模块的选型和论证 (9)2.1.5放大电路的选型和论证 (10)2.2软件部分 (10)2.2.1软件工具介绍 (10)2.2.2模块流程图 (11)第3章实现功能 (13)3.1实现功能描述 (13)3.2电路设计 (13)3.2.1主控模块 (14)3.2.2 LCD液晶显示器 (14)3.2.3三极管放大电路设计 (15)3.2.4整形模块设计 (16)3.2.5分频模块设计 (17)3.3软件设计 (19)3.3.2系统软件总体设计 (20)第4章调试与实现 (22)4.1调试中遇到的重点与难点 (22)4.1.1硬件调试 (22)4.1.2软件调试 (22)4.2解决方案 (22)4.3实现展示（附上仿真图或实物照片） (23)第5章总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 (28)第1章整体框架第1章整体框架1.1课题任务本系统设计制作一个基于单片机的频率计。
摘要频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。
通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称基础时间为1秒。
基础时间也可以大于或小于一秒。
基础时间越长，得到的频率值就越准确，但基础时间越长则没测一次频率的间隔就越长。
基础时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。
本文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。
关键词：数显、频率计、时基、protues仿真、555构成多谐振荡器简易数字频率计的设计数字频率计是直接用十进制数字来显示被测量信号频率的一种测量装置，它不仅可以测量正弦波、方波、三角波和尖端冲信号的频率，而且还可以测量它们的周期。
频率，就是周期性信号在单位时间 (1s) 内变化的次数．若在一定时间间隔 T 内测得这个周期性信号的重复变化次数为 N ，则其频率可表示为 f=NT 。
原理框图中，被测信号 Vx经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号Ⅰ，其频率与被测信号的频率fx相同。
时基电路提供标准时间基准信号Ⅱ，其高电平持续时间t1=1s,当1s信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始计数，直到1s信号结束时闸门关闭，停止计数。
若在基础时间1S内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=NHz。
逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲Ⅳ，使显示器上的数字稳定；二是产生“0”脉冲Ⅴ，使计数器每次测量从零开始计数。
1.电路设计方案及其论证1-1 ICM7216D构成数字频率计电路图1.1由ICM7216D构成的数字频率计由ICM7216D构成的10MHZ频率计电路采用+5V单电源供电。
高精度晶体振荡器和构成10MHz并联振荡电路，产生时间基准频率信号，经内部分频后产生闸门信号。
输出分别连接到相应数码显示管上。
ICM7216D要求输入信号的高电平大于3.5V，低电平小于1.9V，脉宽大于50ns，所以实际应用中，需要根据具体情况增加一些辅助电路。
智能频率测试仪设计专业：应用电子技术班级：09应电2班学号：2009061595姓名：崔建宇指导老师：董卫军1前言本次设计是以STC12C5A3252单片机为控制核心的频率及相位测试仪。
本次设计可完成对信号频率的频率测量和相位差测量。
要求测量频率的范围为20Hz到20KHz，相位的范围为0°到360°。
可通过按键实现测频或测相，用LED数码管直接显示读数，显示清晰直观。
误差小，稳定性高。
设计要求:⑴．功能要求①．可以测量被测信号的频率。
②．使用多周期同步测量原理，实现全频段等精度测量。
③．输入采用交流耦合方式。
④．使用220V/50Hz交流电源，设置电源开关、电源指示灯和电源保护功能。
⑵．主要技术指标①．测量频率范围：1Hz~1MHz②．测量误差：≤0.01%（全频段）③．额定输入信号电压：500mV④．最大输入信号电压：100V⑤．输入阻抗：1MΩ⑥．显示方式：6位LED数码管显示被测信号的频率。
2总体方案设计2.1方案比较2.1.1 方案一方案一的结构框图如下图2.1所示。
图2.1 方案一方框图2.1.2方案二方案二的结构框图如下图2.2所示。
图2.2 方案二方框图2.2方案论证本设计要完成信号频率的测量和相位差的测量。
设计中有两路输入信号，也是被测量信号，它们是两个频率相同的正弦信号，频率范围为20Hz 到20KHz ，幅度为1到5V （可以扩展到（0.3到5V ），但两者幅度不一定相等。
令正弦信号为()=t A m A ()0sin ϕω+t ，式中：m A 称为幅值（最大值），且m A =2A ,A 称为有效值；()+=t t ωθ0ϕ称为相位，0ϕ称为初相位，ω称为角频率。
m A 、0ϕ、ω称为正弦量的三要素。
方案一和方案二的比较见表2.1。
表2.1方案一和方案二的比较只有两个同频率的（正弦）信号才有相位差的概念。
不妨令两个同频率的正弦信号为()()0111sin ϕω+=t A t A m()()0222sin ϕω+=t A t A m则相位差=θ()()02010201ϕϕϕωϕω-=+-+t t ，由此可看出，相位差在数值上等于初相位之差，θ是一个角度。
摘要本文介绍了一种自顶向下分层设计多功能数字频率计的设计方法。
该频率计采用VHDL硬件描述语言编程以MAX+PLUSⅡ为开发环境，极大地减少了硬件资源的占用。
数字频率计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。
该数字频率计的测量范围为l0Hz～10MHz，响应时间小于等于15秒；其测试结果由4只七段数码管稳定显示，测量误差小于等于1％。
仿真波形与分析结果表明，所设计的电路通过硬件仿真能够满足数字频率计的功能要求，具有理论与实践意义，实现了电子电路自动化的过程。
数字频率计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。
关键词：VHDL 数字频率计 EDA MAX+PLUSⅡ第一章概述第一节课题研究背景数字频率计是电子测量与仪表技术最基础的电子仪表类别之一, 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，而且它是数字电压必不可少的部件。
当今数字频率计不仅是作为电压表、计算机、天线电广播通讯设备、工艺过程自动化装置。
多种仪表仪器与家庭电器等许多电子产品中的数据信息输出显示器反映到人们眼帘。
集成数字频率计由于所用元件少、投资少,体积小,功耗低,且可靠性高,功能强,易于设计和研发,使得它具有技术上的实用性和应用的广泛性。
不论从我们用的彩色电视机、电冰箱，DVD，还有我们现在家庭常用到的数字电压表数字万用表等等都包含有频率计。
现在频率计已是向数字智能方向发展，即可以很精确的读数也精巧易于控制。
数字频率计已是现在频率计发展的方向,它不仅可以很方便的读数,而且还可以使频率的测量范围和测量准确度上都比模拟先进.而且频率计的使用已是很多的方面,数字卫星、数字通讯等高科技的领域都有应用，今天数字频率计的发展已经不仅仅是一个小电子产品的发展也是整个民族乃至整个国家的发展，所以频率计的发展是一个整体的趋势。
而从民族产业上来说，我们在这种产业中还落后于西方发达国家，这将会关系到民族产业的兴衰。
所以我们必须很重视当前的情况，学习发达国家的先进技术以发展本国的产业。
第二节设计概述所谓频率，就是周期信号在单位时间（1s）里变化的次数。
本数字频率计的设计思路是：(一) 根据频率计的测频原理，可以选择合适的时基信号对输入被测信号脉冲进行计数，实现测频的目的。
(二) 根据数字频率计的基本原理，本文设计方案的基本思想是分为三个模块来实现其功能，即时基产生与测频时序控制电路模块、待测信号脉冲计数电路模块和锁存与译码显示控制电路模块，并且分别用VHDL对其进行编程，实现计数电路、锁存电路、显示电路等。
第三节设计原理众所周知，频率信号易于传输，抗干扰性强，可以获得较好的测量精度。
因此，频率检测是电子测量领域最基本的测量之一。
频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。
通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，即闸门时间为1s。
闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长，则每测一次频率的间隔就越长。
闸门时间越短，测得的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。
一般取1s作为闸门时间。
数字频率计的关键组成部分包括测频控制信号发生器、计数器、锁存器、译码驱动电路和显示电路，其原理框图如图 1. 1所示。
图1.1 原理框图第二章 VHDL程序语言和FPGA简介一 VHDL程序语言介绍:VHDL语言描述能力强，覆盖面广，抽象能力强，可读性好，既能被人容易读懂又能被计算机识别。
VHDL语言中设计实体，程序包，涉及库，为设计人员重复利用别人的设计提供了技术手段。
当电路系统采用VHDL语言设计其硬件时，与传统的电路设计方法相比较，具有如下的特点：一．采用自上而下的设计方法。
即从系统总体要求出发，自上而下地逐步将设计的内容细化，最后完成系统硬件的整体设计。
在设计的过程中，对系统自上而下分成三个层次进行设计：第一层次是行为描述。
第二层次是RTL方式描述。
第三层次是逻辑综合。
二.系统可大量采用PLD芯片。
利用VHDL语言设计数字系统时，可以根据硬件电路的设计需要，自行利用PLD设计自用的ASIC芯片，而无须受通用元器件的限制。
三.采用系统早期仿真。
在系统设计过程中要进行三级仿真。
这三级仿真贯穿系统设计的全过程，从而可以在系统设计的早期发现设计中存在的问题，大大缩短系统设计的周期。
四.降低了硬件电路设计难度。
在传统的设计方法中，往往要求设计者在设计电路之前写出该电路的逻辑表达式或真值表（或时序电路的状态表）。
而利用VHDL语言设计硬件电路时，就可以使设计者免除编写逻辑表达式或真值表之苦，从而大大缩短了设计的周期。
五.主要设计文件是用VHDL语言编写的源程序。
与传统的电路原理图相比，使用VHDL源程序有许多好处：其一是资料量小，便于保存。
其二是可继承性好。
其三是阅读方便。
二 FPGA 简介FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。
FPGA的基本特点主要有：1）采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。
2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。
3）FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。
4）FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。
5）FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。
三 VHDL 在FPGA中的运用近30年来，由于微电子学和计算机科学的迅速发展，给EDA(电子设计自动化)行业带来了巨大的变化。
可以说EDA产业已经成为电子信息类产品的支柱产业。
就FPGA和CPLD开发而言，比较流行的HDL主要有Verilog HDL、VHDL、ABEL-HDL 和AHDL 等，其中VHDL和Verilog HDL因适合标准化的发展方向而最终成为IEEE标准。
随着电子技术的高速发展，CPLD的出现以其高速、高可靠性、串并行工作方式等突出优点在电子设计中广泛应用，并代表着未来EDA设计的方向。
CPLD的设计采用了高级语言（如VHDL语言），进一步打破了软硬件之间的界限，加速了产品的开发过程。
采用先进的CPLD（复杂可编程逻辑器件）取代传统的标准集成电路、接口电路也是电子技术发展的必然趋势。
EDA(电子设计自动化) 代表了当今电子设计技术的最新发展方向,它的基本特征是:设计人员按照“自顶向下”的设计方法,对整个系统进行方案设计和功能划分,系统的关键电路用一片或几片专用集成电路(ASIC) 实现,然后采用硬件描述语言(HDL) 完成系统行为级设计,最后通过综合器和适配器生成最终目标器件。
采用VDHL 编程设计实现的数字频率计, 除被测信号的整形部分、键输入部分和数码显示部分以外, 其余全部在一片FPGA 芯片上实现, 整个设计过程变得十分透明、快捷和方便。
四软件组成MAX+PLUSⅡ软件采用模块化结构，包括设计输入、项目处理、项目校验和器件编程4个部分，所有这些部分都集成在一个可视化的操作环境下。
(一) 设计输入MAX+PLUSⅡ的设计输入方法有多种，主要包括文本设计输入、原理图输入、波形设计输入等多种方式。
另外，还可以利用第三方EDA工具生成的网表文件输入(二) 项目处理设计处理的任务就是对项目进行编译（Compile），编译实际就是将设计者编写的设计改为可以用于生产的“语言”。
编译器通过读入设计文件并产生用于编程、仿真和定时分析的输出文件来完成编译工作。
MAX+PLUSⅡ提供的编译软件，只需简单的操作。
(三) 项目校验MAX+PLUSⅡ提供的设计校验过程包括仿真和定时分析，项目编译后，为确保设计无误，要再用专用软件进行仿真。
如果发现了错误，则应对设计输入进行部分修改直至无误。
(四) 器件编程MAX+PLUSⅡ通过编程器（Device Programmer）将编译器生成的编程文件编程或配置到Altera CPLD器件中，然后加入实际激励信号进行测试，检查是否达到了设计要求？在设计过程中，如果出现错误，则需要重新回到设计输入阶段，改正错误或调整电路后重复上述过程。
五设计流程使用MAX+PLUSⅡ进行可编程逻辑器件开发主要包括4个阶段：设计输入、编译处理、验证（包括功能仿真、时序仿真、和定时分析）和器件编程，流程如图第三章系统分析第一节数字频率计的设计任务及要求设计一个四位十进制的数字频率计，要求具有以下功能：(一) 测量范围：1Hz～10kHz。
(二) 测量误差≤1%。
(三) 响应时间≤15s。
(四) 显示时间不少于1s。
(五) 具有记忆显示的功能，即在测量的过程中不刷新数据，等数据过程结束后才显示测量结果，给出待测信号的频率值，并保存到下一次测量结束。
等精度测量法等精度测量法的机理是在标准频率比较测量法的基础上改变计数器的计数开始和结束与闸门门限的上升沿和下降沿的严格关系。
当闸门门限的上升沿到来时，如果待测量信号的上升沿未到时两组计数器也不计数，只有在待测量信号的上升沿到来时，两组计数器才开始计数；当闸门门限的下降沿到来时，如果待测量信号的一个周期未结束时两组计数器也不停止计数，只有在待测量信号的一个周期结束时两组计数器才停止计数。
这样就克服了待测量信号的脉冲周期不完整的问题，其误差只由标准频率信号产生，与待测量信号的频率无关。
最大误差为正负一个标准频率周期，即Δt=±1/f0。
由于一般标准信号频率都在几十兆赫兹以上，因此误差小于10-6HZ。
考虑到精度问题这次我们选择了等精度方法，具体实现逻辑框图如图一图一首先按键发出一个清零信号CLR，使2个32 bit的计数器和D触发器置0，然后按键再发出允许测频命令，即使预置门控信号GA TE为高电平，这时D触发器要一直等到被测信号的上升沿通过时，Q端才被置1，即使计数器1和计数器2的EN同时为1，将启动计算器计数，系统进入计算允许周期。
这时，计数器1和2分别对被测信号和标准频率信号同时计数。
当Tc秒过后，预置门控信号被D触发器置为低电平，但此时2个32 bit的计数器仍然没有停止计数，一直等到随后而至的被测信号的上升沿到来时，才通过D触发器将这2个计算器同时关闭。
