论文基于vhdl语言直接测频法频率计设计(原创)

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1、基于vhdl语言直接测频法频率计设计=1—.设计原理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。测频法就是在确定的闸门时间1;内，记录被测信号的脉冲个数汕，则被是信号的频率为ffNZL。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，即闸门时间为1s。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门吋间越长，则每测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测得的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。一般取1s作为闸门时间。原理图：闸门时间t:被测借号:原理图设计框图：基准时钟待测信号产

2、生一秒闸门信号I▼—十进制一►数据:计数器锁存动态显示译码设计框图二.系统分析1•顶层文件。用于集成各个模块的进程，定义输入输出端口。2.控制模块。控制十进制计数器的计数及锁存器的工作，当计数器停止计数，则锁存器接收计数器的计数数据。3•计数器。由于需要使用数码管显示频率，所以采用的是十进制可清零、具有使能功能的计数器模块。4•锁存模块。接受七个计数器信号中的四个进行锁存。5.译码显示模块。因为每个数码管有八个段(包括小数点)，所以需要八个段选输岀，另外有四个位选输岀控制四位数码管的亮灭。二.程序设计(1)十

3、进制计数器模块计数器模块是对输入脉冲信号的频率进行测量，由4个十进制加法器组成，其中EN为计数器选通控制信号，START为计数清零信号。在计数清零信号清零后，当计数使能信号EN有效时，开始对待测信号进行计数。本程序计数使能信号EN的宽度为Is(与闸门信号同宽)，计数结果为待测信号的频率。(2)4位锁存器模块当锁存信号上升沿到来时，将计数器的计数值锁存，这样可由外部的八段译码器译码并在数码管上显示。设置锁存器的好处是显示的数据稳定。复位后，锁存器里面的内容将清零。另外程序设定开关S3用于将低四位送锁存器，当按下

4、时显示低四位，用于测量大于9999Hz的信号时显示低四位。(3〉控制模块根据频率的定义和测量的基本原理，测量信号的频率必须有一个脉宽为1秒的对输入信号脉冲计数允许(EN)的信号，1秒计数结束后，计数值锁入锁存器的锁存信号。控制模块的计数使能信号EN能产生一个1秒脉宽的周期信号。当EN为高屯平时，允许计数；低电平时停止计数，并保持其所计的脉冲数。在停止计数期间，首先需要一个锁存信号CLK的上升沿将计数器在前1秒的计数值锁存进各锁存器屮，并由译码器译出并显示计数值。锁存信号后必须有一个清零信号START对计数器进

5、行清零，为下一秒钟的计数操作作准备。(4)译码显示模块动态显示是把所有的数码管的输入信号连在一起，这种连接方式有2个优点：一是节约器件的1端口；二是降低功耗。每次向数码管写数据时，通过片选信号选通其中一个数码管并把数据写入，利用0.02us换一个数码管亮产生视觉暂留效果，在每个0.02us里而实际只有一个数码管是亮的。程序设定当待测频率为广9999Hz时,单位为Hz,没小数点,大于9999Hz时单位kHz,出现小数点。三.实验结果8765Hz测试结果:119.765kHz测试结果:高四位低四位giE5DD

6、£7KHz1.019765mHz测试结果:高四位■〜315500HHz低四位引脚定义:elkInputPINJ71B1JJ03.3-VLVTTL(default)dk2InputPIN,1B1.N03.3-VLVTTL(default)key2InputPIN893B3.N13.3-VLVTTL(default)startInputPINJ83B3」J13.3-VLVTTL(default)wl⑶OutputPIN.654B4.N03.3-VLVTTL(default)wl[2]OutputPIN-674B4

7、.N03.3-VLVTTL(default)wl[l]OutputPIN-694B4.N03.3-VLVTTL(default)wl[O]OutputPIN.704B4」J03.3-VLVTTL(default)yyi[7]OutputPIN534B4.N13.3-VLVTTL(default)yyi[6]OutputPIN-554B4.N13.3-VLVTTL(default)yyi[5]OutputPIN.574*B4」J13.3-VLVTTL(default)yyi[4]OutputPIN584B4」J

8、13.3-VLVTTL(default)yyi[3]OutputPIN-594B4.N03.3-VLVTTL(default)yyi[2]OutputPIN-604B4.N03.3-VLVTTL(default)yyi[i]OutputPIN.634B4.N03.3-VLVTTL(default)yyi[o]OutputPIN644B仁NO3.3-VLVTTL(default)5・结论通过为期一周的