多功能8位十进制频率计数器的设计(编辑修改稿)

多功能8位十进制频率计数器的设计(编辑修改稿)内容摘要：

号的好坏的。 标准偏差小的话就说明各个值之间的差距较小，信号基本一致很稳定；反之就说明不是很 一致。 标 准偏差的公式是：   2)(11S xxn i 经过网上资料参考所计算得到的理论值如 表 所示： 孔文尧： 8位十进制数字频率计的设计 6 表 计算的理论值 引脚 频率值 /HZ 引脚 频率值 /HZ 40 1500000 46 46875 38 2020000 45 96000 23 6000000 44 187500 21 120200000 43 375000 19 24000000 42 750000 各种电路的介绍 因为输出的不同可以有多种表达方式： 正弦波， 三角波 都是可以的。 但是最后的 被测信号 一定要是 矩形波 ，莫不然就会出错 ， 所以我们 在 设计电路时 ， 先要把波形给 转 换成功。 然后因为不知道 被测信号 的具体 情况 ，因此在开始之前我们要先进行放大或者缩小操作。 若如太大那么 ， 我们就先应该进行按比例的 电压 幅度降低。 反之就要提要电压幅 度。 （ 主要是对 输入 信号的操作。 ） 脉冲 能 进入计数器的 多少取决于 由 它 ， 而这个信号精度越高，那么最后的结果也会越精确。 如果最后的精度要求很高 ， 那么我们就要 应用通过 分频 才能得到。 （ 闸门信号 ） 在最开始计算 被测信号中 的 上升沿 个数时， 数码管 是不会任何输出数字的。 只有才计算完成之后，才会在数码管上输出数字。 （ 时基信号 ） 图 江西理工大学应用科学学院毕业设计 1 7 第三章 数字频率计 的硬件设计 数字频率计是一种很普通的数字应用 应用， 但是在设计时因为要使用较多的元器件，所以会显得很复杂，最后的连线的工作比较艰巨。 而且也不能不延迟。 因为编程软件， 仿真软件 的出现使得我们的工作量大大的减小，不在像以前那么复杂了，还提高 了 性能。 他不仅可以测量各种波形的脉冲宽度 ，还 能 测 各种波形的 周期 ，这就是他的优势之处。 经过我们的努力可以把它改装成 脉宽测量仪 那它就要有了更多的功能 ,只需要我们对其做出一点点的改变，那么就能有更多更实用的功能，所以它在生活、工作中有广泛得到应用。 实验原理 在 使 用完它的数字计功能之后，就要用锁存器锁住改信号，在根据相关的公式和定理，就能测到信号量。 再次输入脉冲时，我们开始对脉冲进行计数，这样我们进行操作时就能对脉冲的宽度有一定的了解，并做到适当的拓宽。 计数器的大概说明 在开始之前我们要明白，先把测试信号当成一个 明了 的信号，然后在开始计数如果我们在测量时发现这个频率非常的高，那么我们肯定要把输出位为变多，这样也能加强闩锁的作用。 总体框架图 图 因为要想得到基准时钟很困难，且只能通过系统 时钟分频才能获得。 处于基准时钟的一秒时间之内 把 所有是被测频率的脉冲数量统计出来，等到一秒的时间结束孔文尧： 8位十进制数字频率计的设计 8 这些 个 我们记下来的脉冲数目就是被测信号的频率。 所以，在之后基准时钟一旦到了不是上升沿或平滑那么锁存器就要开始工作。 而且 为了 不让这次的实验结果影响到下一次实验我们就要进行清 0 操作。 当被测频率测量完成之后，就开启锁存器，保存住当前的数据，在把它翻译成十进制的数字输出到屏幕上，我们就能完成这次的实验。 可编程逻辑器件基本原理 它 是一种高密度逻辑设备的设置，自 1985 年 Xilinx 公司，从第一块芯片问世开始， 它集成度的迅速提高， 功能也变得多样化。 传统的逻辑和门阵列，比起它在它的各个部分使用小表来实现逻辑的组合，每一个连接到输入表和一个 D 触发器。 它们是用输入、输出模块 IOB 来链接的，在用过可编程逻辑 CLB 改写代码就能实现不一样的功能。 而其中的变量是储存在静态工作区， 并最终决定可以它，它允许无限编程。 图 江西理工大学应用科学学院毕业设计 1 9 数字频率计的原理图 1 12 23 34 4DDCCBBAADig0Dig0Dig0Dig0Dig0Dig0Dig0Dig064选32数据选择器测频控制(频率)8位十进制计数器32位数据锁存器A32位数据锁存器B测频控制（周期）8位十进制计数器FCLKFINSENPCLK选通信号锁存信号8Hz标准信号50MHz标准信号测试信号32位数据32位数据32位数据32位数据32位数据锁存信号锁存信号清零信号清零信号使能信号使能信号选通灯锁存灯7段数码管显示8位十进制频率计（带测周期）09电本2本 陈迪 刘芸云 王缉俭 图 孔文尧： 8位十进制数字频率计的设计 10 系统总体框架图 图 目标芯片 FLEX10K 因为它的掉电易失 性，所以每次在操作时我们都要重新给他输入数据。 之所以我们 使用它是因为它有操作简单方便携带，而且很灵活又非常通用的特点。 以下就是一部分的 结构图。 图 FLEX内部芯片结构 江西理工大学应用科学学院毕业设计 1 11 第四章 部分模块的设计仿真图 部分模块的仿真图 从这一章开始主要讲的就是关于这个毕业设计的主要硬件设计的仿真图及分析 8 位十进制数字频率计的电路逻辑图，它由一个测频控制信号发生器 TESTCTL、 8 个有时钟使能的十进制计数器 CNT一个 32 位锁存器 REG32B 组成。 以下分别叙述频率计各逻辑模块的功能与设计方法。 图 它的主要作用就是用频率计频率来操控频率控制单位时间。 如图 和 ： 图 测频控制信号发生器的功能模块图 孔文尧： 8位十进制数字频率计的设计 12 图 测频控制信号仿真图 该模块详细信息如图 图 系统时钟分频的功能模块图 锁存器 ( L a t c h ) 是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。 锁存 ， 就是把信号暂存以维持某种电平状态。 锁存器的最主要作用是缓存 ， 其次完成高速的控制其与慢速的外设的不同步问题 ， 再其次是解决驱动的问题，最后是解决一个 I / O 口既能输出也能输入的问题。 由图可知，在计数器的闩锁信号刚开始改变时是用十进制数第七关锁存的。 图 系统时钟分频的分频功能仿真图 32 位锁存器的功能模块 如图 所示。 图 系统时钟分频的分频功能仿真图 江西理工大学应用科学学院毕业设计 1 13 图 锁存器的功能模块图 当 信号 马上就要变化且是上升趋势的话就要开启锁存器对 计数信号 工作，在输出结果。 如果输入信号变成 1（当 信号 马上就是变化且是上升趋势），那么锁存器就会工作。 以保证数据能够及时的更新，就是当 1 出现的时候锁存器就要开始工作。 图 锁存器的功能仿真 数码管扫描的功能模块 如 图 所示。 图 数码管扫描的功能模块 数码扫描的仿真图的大致介绍和以下的仿真图的介绍。 现在开始输出信号 锁存信号输出 DIN[31..0] ，然后由 SELTIME 进行扫描输出，当 SEL 为 ” 000 ”时选通第一个 CNT10 ， 输出到 LED7 进行译码输出。 该仿真图中的 SEL 为 “ 000 ”选通第一个 CNT7 ， 当所选 SEL 为 “ 001 ” 时所选通第二个 CNT6 ， 依次类推。 当所选 SEL 为 “ 111 ” 时所选第八个 CNT0。 当每选定一个通道所对应的输入一个 4 位的二进制数所对应得数码管。 孔文尧： 8位十进制数字频率计的设计 14 图 数码扫描管仿真图 数码管译码显示 如 图 所示。 图 数码管译码显示的功能模块 数码译码主要是用来完成各种码制之间的转换。 例如可用来完成 BCD — 十进制数 、 十进制数 — BCD 之间数制的转换。 当 LED 的输入为 “ 0X7E ” 数码管就会显示为 “ 0 ” ，当 LED 的输入为 “ 0 X 0 6 ” 数码管就会显示为 “ 1 ”。 图 数码管译码显示仿真图 计数器 计数器的工作原理不是很难理解，主要就是通过计数 来 控制 逻辑电路， 这种用脉冲计数器 来计算数字以达到计数的功能。 从 最开始的数开始计数，通过网格控制。 并且记录下各种信息 ， 在通过多种触发器设备中我们可以完整的完成整个步骤。 计数器 还有其他额外的功能，像 显示 其他各种 产品的 运行 现状， 主要就是完成一些零碎的小事件的整理工作。 计数器的好坏的指标只要就是看他能有几位数 ， 主流的计数器有 3 位， 4 位的。 当然 ， 9999 就是最大的数，用 3 位计数器来测量的话。 江西理工大学应用科学学院毕业设计 1。