数字频率计-vhdl

实验报告

课程 EDA技术 实验名称 数字频率计设计（使用VHDL语言） 第 页

专业____电子信息______ 班级__电本七班_ 学号__ _ 姓名

实验日期：2012 年 4 月 24 日 报告退发 (订正 、 重做)

一、实验目的

设计数字频率计，学习较复杂数字系统设计方法。

二、实验内容

设计一个四位十进制频率计，即计数范围为“0000--9999”。

三、实验环境

计算机、QuartusII软件 四、实验步骤 1.10进制计数器

VHDL描述：

时序仿真：

分析：注意点：此项目中进位信号不能在d=9时产生，应该设为同步信号。 2.将一位十进制计数器扩展为四位十进制计数器。 VHDL描述：

时序仿真：

分析：din0为最低位，当din0计到9时向高一位进1，符合十进制计数器的要求。

3.测控时序产生电路 VHDL描述：

时序仿真：

分析：如图产生了“先计数，再锁存，后清零”的有效信号，可以作为控制信号实现一键测控。

4.锁存电路 VHDL描述：

时序仿真：

分析：如图，lk为锁存时钟，d0,d1,d2,d3为锁存器的输入信号，d为输出信号，设置为16位二进制向量是为了用于单个数码管的轮流显示。

5.把四进制计数器、测控时序产生电路、锁存器整合成一个四位十进制计数器： VHDL描述：

时序仿真：

分析：如图，clk周期为1s，fin周期为1ms，经过简单转换可知计数结果为“1000”

与理论分析一致。之所以cout设为16位二进制是为了在单个数码管上进行轮流显示。

至此，1个四位十进制频率计设计完成，以下设计是为了验证设计是否能 够在开发板上实现

6.分频电路：用于对开发板上的20M晶振进行分频，以产生1Hz的时钟。 VHDL描述：

分析：为了节省资源，设计中未直接进行20M分频，而采用先20分频，再1000分频，再1000分频。此项设计很难在quartus平台上仿真。 7.数码管轮流显示： VHDL描述：

时序仿真：

分析：如图，load为装载信号，低电平有效。

8.把频率计、分频器、数码管轮流显示电路整合成可在开发板上实现的电路： 最后一步用的是电路图输入的方法：

分析：在板上验证时，只要将clk接到20M晶振然后再给fin输入一个待测周期信号，此待测信号可以是经过分频后的1Hz的信号，或在设计分频器时再引出一个或几个频率在“0--9999”的信号。再把输出out1接到数码管上，就可逐位读出待测信号的频率，记录时注意数码管的显示顺序为从低位到高位。 六、总结

这是一个到目前为止较为复杂的电路的设计，进行此类电路的设计的思想是“自

顶向下”的设计方法。拿到这样一个设计时，不能急着下手，应该先从整体考虑，把较为复杂的设计按电路功能划分为几个子模块，然后逐个模块设计，最后把这几个模块整合起来，此时，注意接口信号的设置。