EDA设计 六位频率计的设计.doc

EDA技术课程设计报告
课题名称:六位频率计的设计
指导教师:
学生班级:XXXXXX
学生姓名:XXXXXX
学号: XXXXXXXXX
学生院系:XXXXXX
电子工程系
2010年6月10日
目录
一概述 - 1 -
(一)设计背景及意义 1
(二)设计任务与要求 1
二六位频率计的工作原理 1
三六位频率计的设计与仿真 - 2 -
(一)六位十进制频率计的设计与仿真 2
(二)六位十六进制频率计的设计与仿真 - 4 -
四调试过程、测试结果及分析 7
(一)六位十进制频率计的调试过程、测试结果与分析 - 7 -
(二)六位十进制频率计扩展功能的调试过程、测试结果与分析 9
(三)六位十六进制频率计的调试过程、测试结果与分析 10
五课程设计体会 - 12 -
六参考文献 12
六位频率计的设计
一概述

EDA技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体,以硬件语言为系统逻辑描述的主要方式,以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具,通过有关的开发软件,自动完成用软件设计的电子系统到硬件系统的设计,最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术。其设计的灵活性使得EDA技术得以快速发展和广泛应用。
在电子领域内,频率是一种最基本的参数,并与其他许多电参量的测量方案和测量结果都有着十分密切的关系。由于频率信号抗干扰能力强、易于传输,可以获得较高的测量精度。因此,频率的测量就显得尤为重要,测频方法的研究越来越受到重视。
频率计作为测量仪器的一种,常称为电子计数器,它的基本功能是测量信号的频率和周期频率计的应用范围很广,它不仅应用于一般的简单仪器测量,而且还广泛应用于教学、科研、高精度仪器测量、工业控制等其它领域。在数字电路中,数字频率计属于时序电路,它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中,都得到了广泛的应用。在CMOS电路系列产品中,数字频率计时量程最大、品种很多的产品,是计算机、通讯设备、音频视频的科研生产领域不可缺少的测量仪器,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。
本设计设计6位频率计,以触发器和计数器为核心,由信号输入、触发、计数、数据处理和数据显示等功能模块组成。本次采用QuartusII的宏元件和VHDL语言设计两种方法来设计6位频率计,提高了测量频率的范围。

:
采用原理图设计并制作六位十进制频率计,用VHDL语言方法设计并制作六位十六进制频率计。
:
参考信号频率为1Hz;
测量频率范围:六位十进制频率计:1Hz~100kHz;
六位十六进制频率计:1Hz~4MHz;
结果能用数码显示器显示
二六位频率计的工作原理

数字频率计的关键组成部分包括测频控制信号发生器、计数器、锁存器、译码驱动
电路和显示电路,其原理框图如图1所示。

根据频率的定义和频率测量的基本原理,测定信号的频率必须有一个脉宽为1秒的输入信号脉冲计数允许的信号;1秒计数结束后,计数值锁入锁存器的锁存信号并为下一测频计数周期作准备的计数器清零信号。
三六位频率计的设计与仿真

2位十进制计数器的设计与仿真
利用Quartus软件平台,建立工作目录,创建工程,构建电路图如图(3-1)所示:
图(3—1)二位十进制计数器电路图
完成构建电路图后,进行编译和仿真测试,以了解设计结果是否满足设计需求,其仿真波形图如图(3—2)所示:
图(3—2) 二位十进制计数器的仿真波形图
74390连接成两个独立的十进制计数器,CLK通过一个与门进入74390的计数器“1”端的时钟输入端1CLKA。与门的另一端由计数使能信号end控制:当end=’1’时允许计数,当end=’0’时禁止计数。


在原理图编辑框中根据图(3—4)完成电路设计,该电路由4位二进制计数器7493、4—16译码器74154和两个由双与非门构成的RS触发器。
图3—4 时序控制器的电路图
时序控制器的仿真时序波形图如图(3—5)所示:
图3—5时序控制器的仿真波形图
顶层元件的设计和仿真
构建顶层文件,创建新的工程,工程命名为TOP,。在元件输入窗口的本工程目录中找到已包装好的2位十进制计数器和时序控制器,调入原理图的编辑窗中,然后构建原理图如图3
—7所示:

图 3-7 顶层文件原理图
顶层文件的仿真波形