【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 號(hào)的好壞的。標(biāo)準(zhǔn)偏差小的話就說(shuō)明各個(gè)值之間的差距較小，信號(hào)基本一致很穩(wěn)定；反之就說(shuō)明不是很 一致 。 標(biāo) 準(zhǔn)偏差的公式是： ? ??? 2)(11S xxn i 經(jīng)過(guò)網(wǎng)上資料參考所計(jì)算得到的理論值如 表 所示： 孔文堯： 8位十進(jìn)制數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 6 表 計(jì)算的理論值 引腳 頻率值 /HZ 引腳 頻率值 /HZ 40 1500000 46 46875 38 2020000 45 96000 23 6000000 44 187500 21 120200000 43 375000 19 24000000 42 750000 各種電路的介紹 因?yàn)檩敵龅牟煌梢杂卸喾N表達(dá)方式： 正弦波， 三角波 都是可以的 。 但是最后的 被測(cè)信號(hào) 一定要是 矩形波 ，莫不然就會(huì)出錯(cuò) ， 所以我們 在 設(shè)計(jì)電路時(shí) ， 先要把波形給 轉(zhuǎn) 換成功 。 然后因?yàn)椴恢?被測(cè)信號(hào) 的具體 情況 ，因此在開(kāi)始之前我們要先進(jìn)行放大或者縮小操作 。 若如太大那么 ， 我們就先應(yīng)該進(jìn)行按比例的 電壓 幅度降低。反之就要提要電壓幅 度。（ 主要是對(duì) 輸入 信號(hào)的操作。 ） 脈沖 能 進(jìn)入計(jì)數(shù)器的 多少取決于 由 它 ， 而這個(gè)信號(hào)精度越高，那么最后的結(jié)果也會(huì)越精確 。 如果最后的精度要求很高 ， 那么我們就要 應(yīng)用通過(guò) 分頻 才能得到 。 （ 閘門信號(hào) ） 在最開(kāi)始計(jì)算 被測(cè)信號(hào)中 的 上升沿 個(gè)數(shù)時(shí)， 數(shù)碼管 是不會(huì)任何輸出數(shù)字的 。 只有才計(jì)算完成之后，才會(huì)在數(shù)碼管上輸出數(shù)字。（ 時(shí)基信號(hào) ） 圖 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 7 第三章 數(shù)字頻率計(jì) 的硬件設(shè)計(jì) 數(shù)字頻率計(jì)是一種很普通的數(shù)字應(yīng)用 應(yīng)用， 但是在設(shè)計(jì)時(shí)因?yàn)橐褂幂^多的元器件，所以會(huì)顯得很復(fù)雜，最后的連線的工作比較艱巨。而且也不能不延遲 。 因?yàn)榫幊誊浖?仿真軟件 的出現(xiàn)使得我們的工作量大大的減小，不在像以前那么復(fù)雜了，還提高 了 性能 。 他不僅可以測(cè)量各種波形的脈沖寬度 ，還 能 測(cè) 各種波形的 周期 ，這就是他的優(yōu)勢(shì)之處 。 經(jīng)過(guò)我們的努力可以把它改裝成 脈寬測(cè)量?jī)x 那它就要有了更多的功能 ,只需要我們對(duì)其做出一點(diǎn)點(diǎn)的改變，那么就能有更多更實(shí)用的功能，所以它在生活、工作中有廣泛得到應(yīng)用 。 實(shí)驗(yàn)原理 在 使 用完它的數(shù)字計(jì)功能之后，就要用鎖存器鎖住改信號(hào)，在根據(jù)相關(guān)的公式和定理，就能測(cè)到信號(hào)量。再次輸入脈沖時(shí)，我們開(kāi)始對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣我們進(jìn)行操作時(shí)就能對(duì)脈沖的寬度有一定的了解，并做到適當(dāng)?shù)耐貙挕? 計(jì)數(shù)器的大概說(shuō)明 在開(kāi)始之前我們要明白，先把測(cè)試信號(hào)當(dāng)成一個(gè) 明了 的信號(hào)，然后在開(kāi)始計(jì)數(shù)如果我們?cè)跍y(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)這個(gè)頻率非常的高，那么我們肯定要把輸出位為變多，這樣也能加強(qiáng)閂鎖的作用。 總體框架圖 圖 因?yàn)橐氲玫交鶞?zhǔn)時(shí)鐘很困難，且只能通過(guò)系統(tǒng) 時(shí)鐘分頻才能獲得。處于基準(zhǔn)時(shí)鐘的一秒時(shí)間之內(nèi) 把 所有是被測(cè)頻率的脈沖數(shù)量統(tǒng)計(jì)出來(lái)，等到一秒的時(shí)間結(jié)束孔文堯： 8位十進(jìn)制數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 8 這些 個(gè) 我們記下來(lái)的脈沖數(shù)目就是被測(cè)信號(hào)的頻率。所以，在之后基準(zhǔn)時(shí)鐘一旦到了不是上升沿或平滑那么鎖存器就要開(kāi)始工作。而且 為了 不讓這次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響到下一次實(shí)驗(yàn)我們就要進(jìn)行清 0 操作。當(dāng)被測(cè)頻率測(cè)量完成之后，就開(kāi)啟鎖存器，保存住當(dāng)前的數(shù)據(jù)，在把它翻譯成十進(jìn)制的數(shù)字輸出到屏幕上，我們就能完成這次的實(shí)驗(yàn)。 可編程邏輯器件基本原理 它 是一種高密度邏輯設(shè)備的設(shè)置，自 1985 年 Xilinx 公司，從第一塊芯片問(wèn)世開(kāi)始， 它集成度的迅速提高， 功能也變得多樣化 。傳統(tǒng)的邏輯和門陣列，比起它在它的各個(gè)部分使用小表來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯的組合，每一個(gè)連接到輸入表和一個(gè) D 觸發(fā)器 。它們是用輸入、輸出模塊 IOB 來(lái)鏈接的，在用過(guò)可編程邏輯 CLB 改寫代碼就能實(shí)現(xiàn)不一樣的功能。而其中的變量是儲(chǔ)存在靜態(tài)工作區(qū)， 并最終決定可以它，它允許無(wú)限編程。 圖 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 9 數(shù)字頻率計(jì)的原理圖 1 12 23 34 4DDCCBBAADig0Dig0Dig0Dig0Dig0Dig0Dig0Dig064選32數(shù)據(jù)選擇器測(cè)頻控制(頻率)8位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器32位數(shù)據(jù)鎖存器A32位數(shù)據(jù)鎖存器B測(cè)頻控制（周期）8位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器FCLKFINSENPCLK選通信號(hào)鎖存信號(hào)8Hz標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)50MHz標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)測(cè)試信號(hào)32位數(shù)據(jù)32位數(shù)據(jù)32位數(shù)據(jù)32位數(shù)據(jù)32位數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)鎖存信號(hào)清零信號(hào)清零信號(hào)使能信號(hào)使能信號(hào)選通燈鎖存燈7段數(shù)碼管顯示8位十進(jìn)制頻率計(jì)（帶測(cè)周期）09電本2本 陳迪 劉蕓云 王緝儉 圖 孔文堯： 8位十進(jìn)制數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 10 系統(tǒng)總體框架圖 圖 目標(biāo)芯片 FLEX10K 因?yàn)樗牡綦娨资?性，所以每次在操作時(shí)我們都要重新給他輸入數(shù)據(jù) 。之所以我們 使用它是因?yàn)樗胁僮骱?jiǎn)單方便攜帶，而且很靈活又非常通用的特點(diǎn)。以下就是一部分的 結(jié)構(gòu)圖 。 圖 FLEX內(nèi)部芯片結(jié)構(gòu) 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 11 第四章 部分模塊的設(shè)計(jì)仿真圖 部分模塊的仿真圖 從這一章開(kāi)始主要講的就是關(guān)于這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要硬件設(shè)計(jì)的仿真圖及分析 8 位十進(jìn)制數(shù)字頻率計(jì)的電路邏輯圖，它由一個(gè)測(cè)頻控制信號(hào)發(fā)生器 TESTCTL、 8 個(gè)有時(shí)鐘使能的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 CNT一個(gè) 32 位鎖存器 REG32B 組成。以下分別敘述頻率計(jì)各邏輯模塊的功能與設(shè)計(jì)方法。 圖 它的主要作用就是用頻率計(jì)頻率來(lái)操控頻率控制單位時(shí)間。如圖 和 ： 圖 測(cè)頻控制信號(hào)發(fā)生器的功能模塊圖 孔文堯： 8位十進(jìn)制數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 12 圖 測(cè)頻控制信號(hào)仿真圖 該模塊詳細(xì)信息如圖 圖 系統(tǒng)時(shí)鐘分頻的功能模塊圖 鎖存器 ( L a t c h ) 是一種對(duì)脈沖電平敏感的存儲(chǔ)單元電路，它們可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài) 。 鎖存 ， 就是把信號(hào)暫存以維持某種電平狀態(tài) 。 鎖存器的最主要作用是緩存 ， 其次完成高速的控制其與慢速的外設(shè)的不同步問(wèn)題 ， 再其次是解決驅(qū)動(dòng)的問(wèn)題，最后是解決一個(gè) I / O 口既能輸出也能輸入的問(wèn)題。 由圖可知，在計(jì)數(shù)器的閂鎖信號(hào)剛開(kāi)始改變時(shí)是用十進(jìn)制數(shù)第七關(guān)鎖存的。 圖 系統(tǒng)時(shí)鐘分頻的分頻功能仿真圖 32 位鎖存器的功能模塊 如圖 所示。 圖 系統(tǒng)時(shí)鐘分頻的分頻功能仿真圖 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 13 圖 鎖存器的功能模塊圖 當(dāng) 信號(hào) 馬上就要變化且是上升趨勢(shì)的話就要開(kāi)啟鎖存器對(duì) 計(jì)數(shù)信號(hào) 工作，在輸出結(jié)果 。 如果輸入信號(hào)變成 1（當(dāng) 信號(hào) 馬上就是變化且是上升趨勢(shì)），那么鎖存器就會(huì)工作。以保證數(shù)據(jù)能夠及時(shí)的更新，就是當(dāng) 1 出現(xiàn)的時(shí)候鎖存器就要開(kāi)始工作。 圖 鎖存器的功能仿真 數(shù)碼管掃描的功能模塊 如 圖 所示。 圖 數(shù)碼管掃描的功能模塊 數(shù)碼掃描的仿真圖的大致介紹和以下的仿真圖的介紹。 現(xiàn)在開(kāi)始輸出信號(hào) 鎖存信號(hào)輸出 DIN[31..0] ，然后由 SELTIME 進(jìn)行掃描輸出，當(dāng) SEL 為 ” 000 ”時(shí)選通第一個(gè) CNT10 ， 輸出到 LED7 進(jìn)行譯碼輸出 。 該仿真圖中的 SEL 為 “ 000 ”選通第一個(gè) CNT7 ， 當(dāng)所選 SEL 為 “ 001 ” 時(shí)所選通第二個(gè) CNT6 ， 依次類推 。 當(dāng)所選 SEL 為 “ 111 ” 時(shí)所選第八個(gè) CNT0 。 當(dāng)每選定一個(gè)通道所對(duì)應(yīng)的輸入一個(gè) 4 位的二進(jìn)制數(shù)所對(duì)應(yīng)得數(shù)碼管 。 孔文堯： 8位十進(jìn)制數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 14 圖 數(shù)碼掃描管仿真圖 數(shù)碼管譯碼顯示 如 圖 所示。 圖 數(shù)碼管譯碼顯示的功能模塊 數(shù)碼譯碼主要是用來(lái)完成各種碼制之間的轉(zhuǎn)換 。 例如可用來(lái)完成 BCD — 十進(jìn)制數(shù) 、 十進(jìn)制數(shù) — BCD 之間數(shù)制的轉(zhuǎn)換 。 當(dāng) LED 的輸入為 “ 0X7E ” 數(shù)碼管就會(huì)顯示為 “ 0 ” ，當(dāng) LED 的輸入為 “ 0 X 0 6 ” 數(shù)碼管就會(huì)顯示為 “ 1 ” 。 圖 數(shù)碼管譯碼顯示仿真圖 計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器的工作原理不是很難理解，主要就是通過(guò)計(jì)數(shù) 來(lái) 控制 邏輯電路， 這種用脈沖計(jì)數(shù)器 來(lái)計(jì)算數(shù)字以達(dá)到計(jì)數(shù)的功能。 從 最開(kāi)始的數(shù)開(kāi)始計(jì)數(shù)，通過(guò)網(wǎng)格控制。并且記錄下各種信息 ， 在通過(guò)多種觸發(fā)器設(shè)備中我們可以完整的完成整個(gè)步驟。 計(jì)數(shù)器 還有其他額外的功能，像 顯示 其他各種 產(chǎn)品的 運(yùn)行 現(xiàn)狀， 主要就是完成一些零碎的小事件的整理工作 。 計(jì)數(shù)器的好壞的指標(biāo)只要就是看他能有幾位數(shù) ， 主流的計(jì)數(shù)器有 3 位， 4 位的 。 當(dāng)然 ， 9999 就是最大的數(shù)，用 3 位計(jì)數(shù)器來(lái)測(cè)量的話 。 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1