简易频率滤波器

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1、课程设计说明书目录1引言12简易数字频率计设计原理22.1基本原理22.2原理框图23各模块程序及仿真43.1测频控制发生器fenpin模块的设计43.2待测信号计数器jishu模块的设计53.3锁存器suncunqi模块的设计83.4顶层模块的设计133.5引脚锁定164心得体会17参考文献1820课程设计说明书1引言随着数字电子技术的发展，频率测量成为一项越来越普遍的工作，因此测频计常受到人们的青昧。目前许多高精度的数字频率计都采用单片机加上外部的高速计数器来实现，然而单片机的时钟频率不高导致测频速度比较慢，并且在这种设计中，由于PCB版的集成度不高，导致PCB板走线长，因此难以

2、提高计数器的工作频率。为了克服这种缺点，大大提高测量精度和速度，我们可以设计一种可编程逻辑器件来实现数字频率计。EDA技术是以硬件语言为主要的描述方式，以EDA软件为主要的设计软件，以大规模课编程逻辑器件为载体的数字电路的设计过程。其设计的灵活性使得EDA技术得以快速发展和广泛应用。本设计以QuartusⅡ软件为设计平台，采用VHDL语言现数字频率计的整体设计。电子设计自动化（EDA）逐渐成为重要的设计手段，已经广泛应用于模拟与数字电路系统等许多领域，电子设计自动化是一种实现电子系统或电子产品自动化设计的技术，它与电子技术，微电子技术的发展密切相关，它吸收了计算机科学领域的大多数最新

3、研究成果，以高性能的计算机作为工作平台，促进了工程发展。EDA的一个重要特征就是使用硬件描述语言（HDL）来完成的设计文件，VHDL语言是经IEEE确认的标准硬件语言，在电子设计领域受到了广泛的接受。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，有硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专业集成芯片的一门新技术。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。随着数字电子技术的发展，频率测量成为一

4、项越来越普遍的工作，因此频率计常受到人们的青睐。众所周知，频率信号易于传输，抗干扰性强，可以获得较好的测量精度。因此，频率检测是电子测量领域最基本的测量之一。本设计基于我们对《EDA技术》、《数字电子技术》的基础知识的理解，用VHDL硬件描述语言进行模块电路的设计，用元件例化语句写出频率计的顶层文件，要求我们设计一个四位十进制的简易数字频率计，对1HZ-10MHZ的方波信号进行测量，测量的方波频率值要在4位数码管上进行动动态显示，根据不同的待测方波信号，频率计分为4个量程进行测量，四个量程分别为乘1，乘10，乘100，乘1000量程，要有一个整体复位控制，并且当量程选择不恰当或者超出

5、10MHZ时20课程设计说明书要有错误报告。2简易数字频率计设计原理2.1基本原理数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。频率是单位时间（1秒）内方波信号发生周期变化的次数。在给定的1秒时间内对方波信号波形计数，并将所计数值显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的方波脉冲个数并显示出来。这就是数字频率计的基本原理。脉冲信号的频率就是在单位时间内所产生的脉冲个数，其表达式为f＝N／T，其中f为被测信号的频率，N为计数器所累计的脉冲

6、个数，T为产生N个脉冲所需的时间。本设计要求基准时钟的频率为6MHZ，所以需要分频设计产生脉宽为1秒的脉冲。再利用这个脉宽为1秒的脉冲计数，计数器所记录的结果，就是被测信号的频率。因为待测方波信号的频率在1HZ-10MHZ，所以仅用四位7段数码管无法完全正确显示，所以需要选择恰当的量程来显示待测方波信号的频率，当量程选择不当或者频率超出10MHZ时，用一个LED灯点亮来警告我们这样测量有错误。2.2原理框图本设计要求用基准时钟信号（f=6MHZ）的控制完成对1HZ-10MHZ的方波信号进行测量，使得所测量的方波频率值在4位7段数码管上进行显示，并根据不同的待测方波信号，将频率计分为4

7、个量程进行测量，四个量程分别为乘1，乘10，乘100，乘1000量程，量程的选择分为手动和自动两种。当手动选择量程时，自动量程显示为零，手动量程部分依手动所选量程而定；当手动选择信号不工作时，频率计自动选择比较合适的量程进行显示，手动量程部分显示为零。而且此频率计具有记忆功能，在测量过程中不刷新数据，等数据测量过程结束后才显示测量值，显示测量的频率值，并保存到下一次测量结束。数字频率计还有一个整体的异步清零端，随时可以进行清零操作。此外，数字频率计还有一个