实验报告七 - 南昌大学实验报告

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1、南昌大学实验报告学生姓名：刘小忠学号：6102105088专业班级：电子054班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：200.12.26实验成绩：一、实验项目名称：实验七自动换档频率计设计二、实验目的：1.学习较复杂数字电路系统的设计。2进一步学习状态机的设计。3.深入掌握模块化设计思想的综合运用。三、实验设计思路及可行性分析：a.设计要求：设计一个4位十进制数码管显示的数字频率计，其测量范围为1~9999KHZ。具有4位显示，能自动根据7位十进制的结果，自动选择有效数据的高4位进行动态显示（即量程自动转换）。小数点表示是千位，即KHZ。b.设计原理：——

2、计时器法根据频率的定义：单位时间内（1秒），周期信号重复的次数即为信号的频率。测定频率时，让待测信号作为计数时钟，并让计数器在1秒内计数，则计时器的终值即为该信号的频率。c.设计思路：本设计由以下几个模块构成：1.控制模块，2.计数模块，3.数据有效位截取模块，4.锁存模块，5.扫描输出模块，各模块具体描述如下：1.控制模块：它是本设计核心模块，用于控制整个设计何时计数及计数时长，何时锁存，何时计数器清零。它由一个模4的计数构成，计数基准CLK1时钟为2HZ周期为0.5秒，当计数值为0和1时，两计数值持续时间恰为1秒，控制技术上使能信号EN1有效，测出待测信号C

3、LK2的频率。当计数值为2时，使计数使能EN1无效，锁存模块使能信号EN2有效。当计数值为3时，使计数器清零信号RST=’1’控制计数器清零。鉴于该模块的重要性，将其关键代码写出，如下所示：P1:PROCESS(CLK,RST,CQI)----模4计数器BEGINIFRST='1'THENCQI<=(OTHERS=>'0');ELSIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFCQI<3THENCQI<=CQI+1;ELSECQI<=(OTHERS=>'0');ENDIF;ENDIF;CQ<=CQI;ENDPROCESSP1;P2:PROCESS(CQI

4、,CLK)-----控制模块的核心BEGINIFCQI/="11"THENRST1<='0';-----计数值为3时计数清零。ELSIFCLK'EVENTANDCLK='0'THENRST1<='1';ENDIF;CASECQIISWHEN"00"=>EN1<='1';EN2<='0';----EN1=‘1’计数使能。WHEN"01"=>EN1<='1';EN2<='0';WHEN"10"=>EN1<='0';EN2<='1';-----EN2=‘1锁存使能。WHEN"11"=>EN1<='0';EN2<='0';ENDCASE;ENDPROCESSP2;END

5、ARCHITECTUREbehav;2.计数模块:用7个模10的计数器级联，用于计待测信号的频率，计数时钟为待测信号。使能端EN和清零信号RST由控制模块控制。3.数据有效位截取模块：接收由计数器送来的七个计数值Q6...Q0,截取四位作为有效位输出，截取原则如下：当Q6/=0时，取Q6,Q5,Q4,Q3及小数点（0001）作为有效位输出；否则当Q5/=0时，取Q5,Q4,Q3，Q2及小数点（0010）作为有效位输出；否则当Q4/=0时，取Q4,Q3，Q2,Q1及小数点（0100）作为有效位输出；否则取Q3，Q2,Q1,Q0及小数点（1000）作为有效位输出；4

6、.锁存模块：将由数据有效位截取模块送来的有效位及小数点，在基准时钟CLK1的下降沿时刻进行锁存，并送扫描输出模块。5.扫描输出模块：将所存模块送入的数据进行扫描输出。四、主要仪器设备及耗材：微型计算机，QuartusII开发软件，EDA实验箱。五、实验步骤：1.编写源程序：分别编写各模块代码，并生成相应的原件，然后在顶层文件调用这各个模。用原理图法讲个模块正确地连接好其模块图如下：2.编译和波形仿真：对源程序进行语句纠错和调试，（对于较复杂的设计，可以分别将对应模块建成工程文件，进行调试和仿真，正确无误后再用例化语句连接。）并对频率计工程进行波形仿真，以验证设计

7、的正确与否。仿真波形如下：a.待测信号频率为10HZ时的仿真波形：b.待测信号频率为1KHZ时的波形：c.待测信号频率为10KHZ时的仿真波形：d.待测信号为100KHZ时的仿真波形：3.管脚绑定：将基准时钟CLK1绑定在2HZ的时钟信号上，扫描模块的扫描时钟信号CLKSAO绑定在2KHZ的时钟上，待测信号CLK分别绑定在频率不同的引脚上输出则绑定在扫描关对应的引脚上。其管脚绑定图如下：1.程序下载和硬件测试方案：将源程序下载到试验箱上，将待测信号分别接在不同频率的信号时钟上，验证扫描输出频率与实际频率是否相等，或相差很小。5硬件测试结果:按照上述硬件测试方案进

8、行测试后，发现频率较低时