數(shù)字頻率計(jì)——eda課程設(shè)計(jì)說明-文庫吧資料
2025-04-18 06:51本頁面
【正文】 測(cè)試簡(jiǎn)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。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）。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。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。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。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。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。、 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(jiǎn)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)。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。程序中復(fù)位信號(hào)rst為高電平時(shí)，控制四個(gè)輸出信號(hào)都為0，即四個(gè)數(shù)碼管都顯示0，達(dá)到復(fù)位功能。因?yàn)槭褂媚Ｊ?，硬件中自帶譯碼功能，直接可用于數(shù)碼顯示。程序中分別設(shè)置三個(gè)常量a，b，c其值分別為1000，100，10。 BCD碼轉(zhuǎn)換 BCD碼轉(zhuǎn)換原理由于計(jì)數(shù)程序輸出結(jié)果為0到10000范圍內(nèi)的整型數(shù)據(jù)，若想通過模式5鎖定引腳，并在四個(gè)數(shù)碼管上顯示，則需要首先對(duì)其進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換。同理，則其高電平持續(xù)時(shí)間即為1s，所得到的計(jì)數(shù)結(jié)果250極為fb信號(hào)相應(yīng)頻率值，即此時(shí)輸入方波頻率為250Hz。 計(jì)數(shù)程序仿真計(jì)數(shù)程序仿真波形如下圖28所示：圖28 計(jì)數(shù)程序仿真圖由于仿真所限。計(jì)數(shù)程序中包含了系統(tǒng)對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)超量程的處理，當(dāng)計(jì)數(shù)值超過9999時(shí)，g5就會(huì)出現(xiàn)高低電平脈沖的持續(xù)變換，硬件中鎖一LED燈，將顯示不斷閃爍。這里另設(shè)一變量m，當(dāng)時(shí)鐘脈沖為高電平時(shí)將計(jì)數(shù)值即n的值賦給m，當(dāng)時(shí)鐘脈沖為低電平時(shí)，將m值送入輸出信號(hào)q，由于下一個(gè)m送入時(shí)需要時(shí)鐘脈沖進(jìn)入下一個(gè)地電平，借此達(dá)到輸出q值一直不變的要求，程序封裝如下圖27所示：圖27 計(jì)數(shù)程序封裝圖封裝圖中fb為經(jīng)過選檔后的方波信號(hào)。，設(shè)置在一變量n，當(dāng)時(shí)鐘脈沖為高電平時(shí)對(duì)輸入的方波上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)時(shí)鐘脈沖為地電平時(shí)，計(jì)數(shù)結(jié)束，并輸出。 計(jì)數(shù)程序 計(jì)數(shù)程序原理該部分為本次課程簡(jiǎn)易頻率計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分，此處程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)于方波頻率的測(cè)量。 時(shí)鐘程序仿真程序仿真波形如下圖26所示：圖26 時(shí)鐘程序仿真圖其中輸入信號(hào)clki為系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，輸出信號(hào)clko為分頻后得到的時(shí)鐘信號(hào)，由上圖中可以看出，clko的頻率為clki的1/16。該時(shí)鐘程序仍為一個(gè)分頻程序，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率作為進(jìn)程中敏感信號(hào)列表的值，當(dāng)定義的計(jì)數(shù)變量計(jì)數(shù)到8時(shí)對(duì)輸出clko進(jìn)行邏輯非運(yùn)算，并將變量置零。 時(shí)鐘程序 時(shí)鐘程序原理，用以對(duì)于方波頻率的計(jì)數(shù)測(cè)量。 位選程序仿真該部分程序仿真波形如下圖24所示：圖24 位選程序仿真圖由仿真圖中可以看出，輸入信號(hào)其中k3為高電平，kkk3皆為低電平，則相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)g3為高電平，fb0波形與第三路輸入信號(hào)ci相同。位選程序與分頻程序公共構(gòu)成頻率計(jì)四個(gè)檔位測(cè)量功能。 分頻程序仿真該部分程序仿真波形如下圖22所示：圖22 分頻程序仿真圖分頻程序仿真參數(shù)設(shè)定fb1為輸入的預(yù)測(cè)方波信號(hào)，ao，bo，co，do為四個(gè)輸出信號(hào)，分別為對(duì)輸入fb1進(jìn)行分頻后以及本來方波信號(hào)，由圖中可以看出ao頻率與fb1頻率相同，bo頻率為fb1頻率的1/10，co頻率為fb1頻率的1/100，do頻率為fb1頻率的1/1000。該程序封裝圖如下圖21所示：圖21 分頻程序封裝圖其中fb1為預(yù)測(cè)方波輸入信號(hào)，ao，bo，co，do分別為分頻后的四路信號(hào)。 分頻程序 分頻程序原理該部分程序中使用process，其中敏感信號(hào)列表中為fb1，即預(yù)測(cè)試的方波信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，四個(gè)數(shù)碼管所顯示數(shù)據(jù)乘以檔位即使所測(cè)量的方波的頻率。g1，g2，g3，g4分別為四路檔位對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位，通過四個(gè)LED燈點(diǎn)亮實(shí)現(xiàn)，g5為超量程警告位，通過一個(gè)LED燈閃爍實(shí)現(xiàn)。五部分功能模塊中，分頻模塊完成對(duì)于預(yù)測(cè)試的方波進(jìn)行分頻，輸出四路分別為原方波頻率的1倍，1/10倍，1/100倍，1/1000倍頻率的方波，分頻后的四路方波信號(hào)送入第二功能模塊，即位選模塊，此模塊完成四個(gè)檔位的設(shè)計(jì)功能，選擇一路輸出，送入到計(jì)數(shù)模塊當(dāng)中，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率需要經(jīng)過時(shí)鐘模塊進(jìn)行分頻得到，計(jì)數(shù)結(jié)果即為相應(yīng)檔位下的數(shù)值，然后經(jīng)過BCD碼轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為四位BCD碼輸出，到此，整個(gè)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)完成。計(jì)數(shù)
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