EDA课程设计_简易数字频率计设计.docVIP

目 录 1 引言 1 2 简易数字频率计设计原理 2 2.1基本原理 2 2.2原理框图 2 3 各模块程序及仿真 4 3.1测频控制发生器ctr模块的设计 4 3.2待测信号计数器counter模块的设计 5 3.3锁存器regist模块的设计 8 3.4顶层模块的设计 12 3.5 引脚锁定 14 4 心得体会 16 参考文献 17 附 录 18  1 引言 EDA技术是以硬件语言为主要的描述方式，以EDA软件为主要的设计软件，以大规模课编程逻辑器件为载体的数字电路的设计过程。其设计的灵活性使得EDA技术得以快速发展和广泛应用。 EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。 随着数字电子技术的发展，频率测量成为一项越来越普遍的工作，因此频率计常受到人们的青睐。 频率是单位时间（1秒）内方波信号发生周期变化的次数。在给定的1秒时间内对方波信号波形计数，并将所计数值显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的方波脉冲个数并显示出来。这就是数字频率计的基本原理。 脉冲信号的频率就是在单位时间内所产生的脉冲个数，其表达式为f＝N／T，其中f为被测信号的频率，N为计数器所累计的脉冲个数，T为产生N个脉冲所需的时间。计数器所记录的结果，就是被测信号的频率。 此模块如果仿真12M分频器很困难，为了看到仿真效果，改成20倍分频器，得到了此仿真结果。如果按程序下载，在硬件上能很清楚的看到由6MHZ的基准信号得到了脉宽为1秒的控制信号en和控制输出信号clk1，rst实现了整体异步清零的功能。 3.2待测信号计数器counter模块的设计 该模块通过ctr模块所产生的脉宽为1秒的en信号来对待测信号进行计数。用28位二进制数d进行对待测信号的计数，同时用sel表示自动量程根据所得数值d变化，sel为“0001”时代表乘1，sel为“0010”时代表乘10，sel为“0100”时代表乘100，sel为“1000”时代表乘1000。如果测量选择量程太小或者待测方波信号频率超出10MHZ，均无法正确显示测量结果，则将b置高电平进行警告。 此待测信号计数器的仿真结果如图3所示。 该模块实现了在en为高电平时对输入的待测信号clkin进行测量，当en为低电平时停止测量并将所计数值输出，即在1秒内待测信号的脉冲数，也就是待测信号的频率值。sel为根据所计数值自动合理选择的量程，此时sel为“0001”，代表乘1HZ的量程，即所测方波信号的频率在9999HZ之内。 3.3锁存器regist模块的设计 该模块用于实现记忆显示，在测量过程中不刷新新的数据，直到测量过程结束后，锁存显示测量结果，并且保存到下一次测量结束。其功能是对四位BCD码进行锁存并且转换成为对应的4组七段码，用于驱动数码管。其中rst为高电平时对锁存器进行异步清零。rst为低电平时正常工作。输入信号a对锁存器进行控制即手动选择量程，当a为“0001”时，代表选择乘1档，自动量程显示为零，手动量程显示乘1HZ，只输出计数所得值d的低四位并显示在四个十进制数码管上；当a为“0010”时，代表选择乘10档，自动量程显示为零，手动量程显示乘10HZ，只输出计数所得值d的次低四位并显示在四个十进制数码管上；当a为“0100”时，代表选择乘100档，自动量程部分清零，手动量程显示乘100HZ，只输出计数所得值d的次高四位并显示在四个十进制数码管上；当a为“1000”时，代表选择乘1000档，自动量程部分清零，手动量程显示乘1000HZ，只输出计数所得值d的高四位并显示在四个十进制数码管上。当a为“0000”时，代表不进行手动选择，则手动量程显示为零，自动量程部分根据所计数值进行合理选择。sel为“0001”代表所测得的频率值在0—9999HZ之内，则自动量程显示乘1HZ，输出所测数值的有效部分并显示在四个十进制数码管上；sel为“0010”代表所测得的频率值在10000—99999HZ之内，则自动量程显示乘10HZ，输出所测数值的有效部分的高四位并显示在四个十进制数码管上；sel为“0100”代表所测得的频率值在100000—999999HZ之内，则自动量程显示乘100HZ，输出所测数值的有效部分的高四位并显示在四个十进制数码管上；sel为“1000”代表所测得的频率值在1000000—9999999HZ之内，则自动量程显示乘1000HZ，输出所测数值的有效部分的高四位并显示在四个十进制数码管上。 此锁存与译码器的仿真结果如图4所示。 提前将sel的值进行设定并不影响整体的功能。此仿真图中a为“0001”代表乘1量程，只显示所计数值d的低四位，即十六进制的“0” “3” “6” “8”