數(shù)字頻率計(jì)——eda課程設(shè)計(jì)說明(編輯修改稿)
2025-05-09 06:51 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 程序仿真前輸入信號(hào)qi值分別設(shè)置了9999，8649，4561三個(gè)值，并設(shè)置兩個(gè)rst的正脈沖。由上圖中可以看到，其中當(dāng)qi為9999時(shí)，由于復(fù)位信號(hào)rst為高電平，所以所有四個(gè)輸出信號(hào)值皆為0，當(dāng)qi值為8649時(shí)，復(fù)位rst為0，所以dddd4分別為8，6，4，9四個(gè)值。同樣，當(dāng)qi值為4561時(shí)，四位BCD，碼顯示4，5，6，1，其中當(dāng)rst出現(xiàn)一個(gè)正脈沖時(shí)，d1，d2，d3，d4再次置零，當(dāng)rst恢復(fù)低電平時(shí)，繼續(xù)顯示4，5，6，1。、 頂層文件 頂層文件介紹及仿真該程序分為五個(gè)部分，分別實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，然后通過元件例化的方式，組合在一起，編寫頂層文件，組合在一起，形成整個(gè)系統(tǒng)，各功能相互配合以實(shí)現(xiàn)簡易頻率計(jì)的設(shè)計(jì)，封裝圖如圖211所示：圖211 頂層文件封裝圖頂層文件程序中設(shè)置一系列的信號(hào)，將五個(gè)部分的程序輸入輸出信號(hào)相對(duì)應(yīng)的連接起來，并與整個(gè)系統(tǒng)的封裝引腳相對(duì)應(yīng)。，然后進(jìn)行編譯，仿真。系統(tǒng)基本原理，其生成的原理框圖和系統(tǒng)的封裝圖在第一部分已有介紹，這里不再贅述。圖212為頂層文件仿真圖。由于仿真所限，此處并未按實(shí)際需要進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。頂層文件程序仿真前，預(yù)測(cè)試方波頻率值設(shè)定為100MHz，由圖中可已看出，此時(shí)頻率計(jì)使用k3檔進(jìn)行測(cè)試，所得到的數(shù)據(jù)為16，該數(shù)據(jù)再乘以100得到的最后值1600才為仿真欲要得到的數(shù)據(jù)。以此比例，系統(tǒng)時(shí)鐘和預(yù)測(cè)試方波頻率都縮小62500倍，則此時(shí)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率將為8Hz，預(yù)測(cè)試方波頻率為1600Hz，由于按照相同比例變化，所得結(jié)果不變，即測(cè)試所得數(shù)據(jù)1600為方波的頻率值。仿真時(shí)設(shè)定了復(fù)位參數(shù)，由圖中可看出當(dāng)復(fù)位信號(hào)rst為高電平時(shí)，所有的輸出都會(huì)置零或變?yōu)榈碗娖剑蓪?shí)現(xiàn)總體復(fù)位功能。該系統(tǒng)含有對(duì)于預(yù)測(cè)試頻率超量程的標(biāo)志，如下圖213所示。圖212 頂層文件程序仿真圖圖213 測(cè)量超量程仿真由于頻率計(jì)設(shè)計(jì)包括了四個(gè)檔位，其中乘1檔測(cè)試頻率范圍為1Hz～9999Hz，乘10檔測(cè)試頻率范圍為10Hz～99990Hz，乘100檔測(cè)試頻率范圍為100Hz～999900Hz，乘1000檔測(cè)試頻率范圍為1000Hz～9999000Hz，所以相對(duì)應(yīng)的檔位，預(yù)測(cè)試的頻率一旦超過量程就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤顯示。這里已乘1檔為例，仿真參數(shù)中k1為高電平，預(yù)測(cè)方波頻率設(shè)定為100MHz，則需程序中計(jì)數(shù)器計(jì)到16000，超過范圍，所示輸出信號(hào)g5會(huì)出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，若硬件鎖定在一個(gè)LED燈引腳，則會(huì)不斷亮滅閃爍，以表示超量程，此時(shí)數(shù)碼管數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。 簡易頻率計(jì)硬件顯示頂層文件編譯仿真完成后要對(duì)頂層文件程序中各個(gè)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行引腳鎖定，值得說明的是，硬件試驗(yàn)箱選用模式5方式，其中數(shù)碼管自帶譯碼功能。系統(tǒng)時(shí)鐘引腳應(yīng)鎖定為左側(cè)clk2引腳（54），預(yù)測(cè)方波fb鎖定右側(cè)clk1引腳（126）。具體引腳鎖定如下圖214中所示。圖214 引腳鎖定圖鎖定引腳完成后，對(duì)程序再次進(jìn)行編譯，然后下載到硬件中，通過硬件操作，測(cè)試簡易頻率計(jì)的各項(xiàng)功能，包括1Hz～10MHz頻率測(cè)試，數(shù)據(jù)在四個(gè)數(shù)碼管上的顯示，頻率計(jì)檔位切換，復(fù)位功能，超量程標(biāo)志等。3 總結(jié)本次EDA課程設(shè)計(jì)題目為簡易數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于1Hz～10MHz頻率范圍的方波頻率進(jìn)行測(cè)量，并在四位數(shù)碼管上顯示。該頻率計(jì)包括四個(gè)檔位，具有記憶功能，擁有一個(gè)整體的復(fù)位控制。此次課設(shè)需要用硬件描述語言（VHDL）編寫程序，并在Quartus II軟件平臺(tái)上進(jìn)行程序的編譯和仿真，鎖定引腳并下載到可編程邏輯器件（試驗(yàn)箱）中，進(jìn)行硬件的測(cè)試。此次EDA課程設(shè)計(jì)歷時(shí)兩周時(shí)間，兩人一組合作進(jìn)行簡易數(shù)字頻率計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。程序的編寫我們采用元件例化的形式，經(jīng)過思考和相互間的分析討論，將整個(gè)系統(tǒng)劃分五個(gè)功能模塊，彼此配合進(jìn)行五個(gè)功能模塊設(shè)計(jì)和程序的編寫。其間，我們亦遇到許多問題，諸如整個(gè)系統(tǒng)核心模塊計(jì)數(shù)過程的實(shí)現(xiàn)，時(shí)鐘頻率的設(shè)定，將整形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成BCD碼顯示的算法等等。經(jīng)歷兩周時(shí)間的不懈努力和隊(duì)友之間愈加默契的配合，我們終于完成預(yù)定的目的，完成整個(gè)簡易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)。雖然其中遇到很多困難，很多問題，但在我們兩人相互支持和鼓勵(lì)想下，都能夠得以順利的找到解決辦法或者改進(jìn)的方法，并在合作中相互提高，彼此進(jìn)步，在困難在中體會(huì)到合作的樂趣。EDA技術(shù)對(duì)于我們電子信息工程專業(yè)的學(xué)生來說是一本很重要的專業(yè)技術(shù)課程，EDA技術(shù)極大地提高了電路設(shè)計(jì)的效率和可操作性，減輕了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，是一門實(shí)際應(yīng)用很廣泛的技術(shù)?，F(xiàn)在對(duì)EDA的概念或范疇用得很寬。包括在機(jī)械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，都有EDA的應(yīng)用。目前EDA技術(shù)已在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學(xué)部門廣泛使用。例如在飛機(jī)制造過程中，從設(shè)計(jì)、性能測(cè)試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到EDA技術(shù)。所以，EDA課程的學(xué)習(xí)對(duì)于我們自身素質(zhì)和能力的提高有十分重要的積極作用，應(yīng)該很認(rèn)真的學(xué)習(xí)。參考文獻(xiàn)[1] ：西安電子科技大學(xué)出版社,2001[2] ?實(shí)驗(yàn)?：華中科技大學(xué)出版社,2000[3] ：河海大學(xué)出版社,2005[4] ,科學(xué)出版社,2004[5] ：東南大學(xué)出版社,2006[6] 趙明富,北京大學(xué)出版
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