基于eda的四位数码显示频率计

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1、华东交通大学课程设计报告基于EDA的数字频率计的设计【摘要】在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。测量频率的方法有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。直接测频法适用于高频信号的频率测量，间接测频法适用于低频信号的频率测量。本文阐述了用VHDL语言设计了一个简单的数字频率计的过程。【关键词】

2、EDA；VHDL；数字频率计；波形仿真；1.1设计要求借助于FPGA/CPLD的开发技术，设计一个4位十进制数字显示的数字式频率计，具体要求如下：（1）4位十进制数字显示的数字式频率计的测量范围为1k~9999KHZ，测量单位为KHZ；（2）要求量程能够自动转换，即几十KHZ显示小数点后两位，而几百KHZ则显示小数点后一位；（3）当输入信号小于1KHZ时，输出全0，当输入大于9999KHZ时，输出显示全H。1.2方案论证采用FPGA/CPLD芯片作为控制核心单元，完成各功能模块。首先将被测信号与控制信号加在FPGA/CPLD芯片上，通过在芯片内部进行各逻辑操作，完成分

3、频、计数及扫描显示等功能操作，最后通过数码管显示结果。其原理框架图如下图1-2所示。FPGA/CPLD被测信号数码显示防抖电路-24-华东交通大学课程设计报告动态扫描锁存模块计数模块各控制信号分频模块图1-2以FPGA/CPLD为核心的数字频率计第二章频率计的原理及测量方法数字频率计是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。所谓频率，就是周期性信号在单位时间（1s）里变化的次数。若在一定时间间隔T内测得的这个周期性信号的重复变化次数N，则其频率可表示为f=N/T；只要知道了N和T就可以求得频率。若设

4、置闸门信号的时间为1S，则被测频率就是NHz。M法是在给定的闸门时间内测量被测信号的脉冲个数，进行换算得出被测信号的频率。当频率计正常工作时，频率为0.5Hz的闸门信号作为计数器的时钟信号，而被测信号则作为计数器的时钟输入。当闸门信号为高电平是允许计数；而为低电平时，计数器停止计数，则所计的数值即为被测信号的频率。本频率计设计测量频率的方法就是利用M法，首先让被测信号与标准信号一起通过一个闸门，然后用计数器计数信号脉冲的个数，把标准时间内的计数的结果，用锁存器锁存起来，最后用显示译码器，把锁存的结果用LED数码显示管显示出来。根据数字频率计的基本原理，本文设计方案的基

5、本思想是分为五个模块来实现其功能，即整个数字频率计系统分为分频模块、防抖模块、计数模块、译码模块和锁存模块，再加一个顶层模块，并且分别用VHDL对其进行编程，实现了闸门控制信号电路、防抖电路、计数电路、锁存电路、显示电路等。-24-华东交通大学课程设计报告脉冲形成模块计数模块译码显示模块控制模块量程自动切换模块分频模块锁存信号清零使能被测信号基准信号图2-1频率计测量频率的原理图3.1时钟分频模块本设计为满足EDA开发板的要求，故采用32KHz的时钟作为输入时钟，对其进行分频，得到3个子时钟，即200Hz的片选信号（动态扫描时钟）、25Hz的防抖电路时钟和0.5Hz的

6、闸门信号。其实体模块如图3-1-1。200Hz片选信号25Hz防抖时钟0.5Hz闸门信号32KHz图3-1-1ENDTIME设置为8s加32KHz的输入信号，其仿真波形如图3-1-2.200Hz25Hz-24-华东交通大学课程设计报告32KHz0.5Hz图3-1-23.2防抖电路模块在实际电路中按键会产生毛刺抖动，并且输出的信号并不稳定，故为保证电路不受毛刺的影响，并产生有效的信号，可加一个防抖电路来消除其影响。其实体模块如图3-2-1所示。图3-2-1此模块只有在cp2上升沿来时，若key为高电平，则imp输出一个cp2周期的有效稳定高电平；其它imp都输出低电平。

7、其仿真波形如图3-2-2.按键按下为高-24-华东交通大学课程设计报告输出一个宽度为cp2周期的高电平25Hz时钟输入图3-2-23.3计数模块此模块可在闸门信号内对被测信号进行计数，及4位BCD显示结果的输出，并自动进行量程的转换。其实体模块如图3-3-1.复位信号1有效输入<1KHz时的输出输入>9999KHz时的输出4位BCD显示结果输出及小数点的输出标志闸门信号开关信号1有效被测信号图3-3-1此模块的仿真波形如图3-3-2.enable为1，reset为0125KHz输入0.5Hz-24-华东交通大学课程设计报告4位BCD输出结果及小数点标