【文章內(nèi)容簡介】 000’，小于50，滿足設(shè)計(jì)要求。其形成的封裝圖及仿真波形圖如下：圖10D為八位輸入CLKIN為輸出信號(hào)圖11圖12如圖1圖12所示，當(dāng)輸入信號(hào)高于’00100000’ 時(shí),輸出信號(hào)CLKIN是高電平，當(dāng)輸入信號(hào)低于’00100000’ 時(shí)，輸出信號(hào)CLKIN是低電平。所以比較整形模塊能夠正常工作，完成輸入信號(hào)的整形轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)。頻率測量模塊設(shè)計(jì)頻率測量模塊有兩個(gè)輸入信號(hào)，一個(gè)是從比較整形電路輸出的整形后的脈沖信號(hào)，這個(gè)是被測信號(hào)。另外一個(gè)是基準(zhǔn)頻率，用來進(jìn)行測量被測頻率使用。頻率測量模塊的工作過程大致是：將基準(zhǔn)頻率進(jìn)行分頻，得到一個(gè)周期為2秒的方波，利用方波的電平為正的半個(gè)周期作為閘門信號(hào)，在半個(gè)周期內(nèi)利用計(jì)數(shù)器計(jì)算被測頻率的個(gè)數(shù)，所得的脈沖個(gè)數(shù)就是被測信號(hào)的頻率。然后將所得個(gè)數(shù)送出給后面的選擇模塊。其中頻率計(jì)數(shù)具有自動(dòng)切換量程的功能，有兩個(gè)檔位一個(gè)是Hz檔，一個(gè)是KHz檔。因?yàn)橛盟膫€(gè)數(shù)碼管顯示但是ADC0809是慢速芯片，頻率范圍1Hz到4KHz，所以為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換量程功能，當(dāng)被測頻率超過1000Hz就切換為KHz檔了，所以在實(shí)驗(yàn)箱上驗(yàn)證時(shí)最高位的數(shù)碼管一般不會(huì)顯示數(shù)字。下面是模塊的封裝圖以及波形仿真圖：圖13圖14 由于軟件工具的限制，測頻功能的自動(dòng)換擋功能仿真起來比較困難，要求的頻率過高，軟件仿真較慢，易出錯(cuò)，所以僅仿真驗(yàn)證了了頻率計(jì)數(shù)的功能。占空比計(jì)算模塊設(shè)計(jì)占空比計(jì)算模塊是用來計(jì)算被測信號(hào)為方波時(shí)的占空比。占空比為在一串理想的脈沖周期序列中（如方波），正脈沖的持續(xù)時(shí)間與脈沖總周期的比值。這個(gè)模塊我是這么實(shí)現(xiàn)的，將比較整形后的方波信號(hào)作為一個(gè)輸入信號(hào)，再輸入一個(gè)高頻脈沖信號(hào)作為基準(zhǔn)信號(hào)，最好要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于被測信號(hào)的頻率，這樣才能更好更準(zhǔn)確測量被測脈沖信號(hào)的占空比。將被測信號(hào)輸入后二分頻后得到一個(gè)周期是原被測信號(hào)二倍的信號(hào)，然后利用原被測信號(hào)的半個(gè)周期的高電平以及二分頻后的信號(hào)的半個(gè)周期的高電平作為兩個(gè)閘門信號(hào)TT2，分別記錄這兩個(gè)閘門信號(hào)下基準(zhǔn)信號(hào)的個(gè)數(shù)AA2，然后用A1除以A2就能得到被測脈沖信號(hào)的占空比了。特別注意的是這個(gè)模塊內(nèi)要加入一個(gè)鎖存器，否則占空比計(jì)算后的數(shù)值輸出到數(shù)碼管會(huì)不停的閃爍。下面是占空比模塊的封裝圖以及波形仿真圖：圖15圖16輸入信號(hào)是占空比為72%的脈沖信號(hào)，仿真結(jié)果為72%，占空比計(jì)算模塊能夠正常工作。選擇顯示模塊設(shè)計(jì)選擇顯示模塊就是一個(gè)二選一電路，頻率測量模塊的四個(gè)輸出以及占空比計(jì)算模塊的兩個(gè)輸出都作為選擇顯示模塊的輸入，還有一個(gè)輸入信號(hào)由按鍵控制。用來控制選擇顯示模塊的輸出是頻率測量模塊的輸出信號(hào)還是占空比計(jì)算模塊的兩個(gè)輸出。選擇顯示模塊的作用就是，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)箱在模式5的狀態(tài)下，由于適用ADC0809，占用了三個(gè)數(shù)碼管，所以占空比及頻率不能同時(shí)用數(shù)碼管顯示，要用四個(gè)數(shù)碼管顯示頻率就必須通過選擇顯示模塊來控制。當(dāng)按鍵沒有按下的時(shí)候四個(gè)數(shù)碼管顯示的是頻率，當(dāng)按鍵按下后數(shù)高兩位數(shù)碼管顯示占空比，低兩位數(shù)碼管為零。下面是選擇顯示模塊的封裝圖以及波形仿真圖：圖17圖18由圖可以看到二選一模塊能夠完成既定功能。硬件驗(yàn)證：一、 頻率測量波形 方波 正弦波 三角波輸入頻率（hz） 輸出頻率（hz） 10 10 11 15 500 500 501 501 3000 3000 2998 2588二、 占空比測試輸入占空比（%） 顯示占空比（%）70706059505040413032誤差分析頻率測量誤差分析：由于ADC0809芯片是一個(gè)低速的AD芯片，所以方波的頻率在4khz以下，測量較為準(zhǔn)確，超過4khz就會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。正弦波的頻率在11hz3000hz之間測量的較為準(zhǔn)確。三角波的頻率在15hz1800hz之間測量的較為準(zhǔn)確。這與AD的轉(zhuǎn)換速度及精度有一定關(guān)系，頻率的測量方法也影響著頻率測量的精確度。所以如果使用高速AD，并且測量高頻與低頻時(shí)使用適用與不同情況的頻率測量方法，可以有效降低誤差。 占空比測量誤差分析：由表可見，占空比整體測量比較準(zhǔn)確，誤差并不是特別大。通過提高占空比計(jì)算模塊的基準(zhǔn)頻率，增長閘門時(shí)間可以減小誤差。心得體會(huì)這次現(xiàn)代電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的題目是簡易數(shù)字頻率計(jì)。通過這次的課程設(shè)計(jì)，我對頻率計(jì)以及硬件描述語言的應(yīng)用有了更深的認(rèn)識(shí)。雖然以前的數(shù)字邏輯電路的課程設(shè)計(jì)也是頻率計(jì)，但那個(gè)頻率計(jì)是通過芯片與電路的連接實(shí)現(xiàn)的最基本的頻率計(jì)功能，并沒有更深入去考慮一個(gè)頻率計(jì)需要注意的各種問題例如如何完美實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)各項(xiàng)性能指標(biāo)還有頻率計(jì)精度提高的問題等。這次課程設(shè)計(jì)與開學(xué)之初的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的課程設(shè)計(jì)雖然有類似之處，但是比開學(xué)的那個(gè)課程設(shè)計(jì)要求要更高。我在開學(xué)初的課程設(shè)計(jì)的題目是利用FPGA實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)字鐘。在那次設(shè)計(jì)中，我遇到非常多的問題，基本模塊都是磕磕絆絆寫了出來，而且在寫頂層文件的時(shí)候，我用的是元件例化語句將各個(gè)模塊連接起來，中間用到了三十多個(gè)中間信號(hào)，自己記起來亂七八糟的，最后還是都寫到了一張紙上才全部分清，勉強(qiáng)將數(shù)字鐘的功能實(shí)現(xiàn)。所以這個(gè)課程設(shè)計(jì)，我先將各個(gè)模塊一一認(rèn)真實(shí)現(xiàn)，然后將各個(gè)模塊生成封裝，然后用原理圖連線的方法完成了總體的連線。這個(gè)方法既簡單又清晰，能夠看清整個(gè)頻率計(jì)工作流程原理，十分容易理解以及修改，不必再去用復(fù)雜的元件例化語句節(jié)省了我不少的時(shí)間。當(dāng)然在這次實(shí)驗(yàn)過程中也暴露出不少問題，頻率測量方法選擇不恰當(dāng)，測量的誤差較大，比較整形模塊的閾值設(shè)置我想了好久都沒有想明白，最后還是在同學(xué)的耐心講解下才明白了閾值的選擇規(guī)則。最后頻率計(jì)完成前的最后一個(gè)問題就是占空比的顯示問題，當(dāng)時(shí)做好之后一看占空比顯示不停閃爍，本來沒什么思路，后來聽老師給另外一個(gè)同學(xué)講解的時(shí)候說是加一個(gè)寄存器就能解決了，給占空比計(jì)算模塊加入了鎖存器果然解決了占空比閃爍的問題。總的來說，這次的課設(shè)過程中遇到了不少的問題，但還是完成了任務(wù)書要求的功能。最大的收獲就是，我對VHDL語言的應(yīng)用更加熟悉，大學(xué)四年來我覺得我學(xué)的最好的就是C語言和VHDL硬件描述語言了，并且語言的應(yīng)用也在實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)中不斷進(jìn)步。參考文獻(xiàn)：（1）《現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 浙江大學(xué)出版社 何小艇主編 （2）《EDA技術(shù)使用教程》 科學(xué)出版社 潘松 編著（3）《VH