用Veriloog HDL语句设计一个以下要求的数字显示的频率计 1)频率计采用三位数码管显示。 2)频率测量围为1Hz范~999Hz,并有溢出指示。 3)频率计设有1~999Hz和1~10kHz两个量程,并用LED指示。 4)频率计能够根据测试信号的频率进行量程自动切换。当频率小于1kHz时,系统选择1s的闸门时间,当频率大于等于1kHz时,在下一次测量时,选择0.1s的闸门时间。
时间: 2024-03-20 17:42:31 浏览: 17
好的,我会用Verilog HDL语句设计一个满足上述要求的数字显示频率计。请注意,这只是一个基本的框架,实际的电路设计可能需要进行更多的细节和调整。
首先,我们需要定义一些参数和信号:
```verilog
module frequency_counter(
input clk, // 时钟信号
input reset, // 复位信号
input signal_in, // 测试信号输入
output reg [2:0] seg_out, // 七段数码管输出
output reg [1:0] led_out, // LED指示输出
output reg overflow // 溢出指示输出
);
parameter CLK_FREQ = 50000000; // 时钟频率
parameter FREQ_HZ_LOW = 1; // 低量程范围
parameter FREQ_HZ_HIGH = 999; // 高量程范围
parameter FREQ_KHZ_HIGH = 10000; // 高量程范围
parameter GATE_TIME_LOW = 1; // 低量程闸门时间
parameter GATE_TIME_HIGH = 0.1; // 高量程闸门时间
reg [9:0] count; // 计数器
reg [3:0] digit; // 当前数码管位
reg [3:0] seg_data; // 数码管段数据
reg [1:0] range; // 量程选择
reg [1:0] range_next; // 下一个量程选择
reg gate; // 闸门控制信号
reg [31:0] gate_count; // 闸门计数器
```
接下来,我们需要定义一个计数器电路。我们使用一个10位二进制计数器来计算输入信号的脉冲数。当计数器达到999时,它将溢出并重新开始计数。
```verilog
always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
count <= 0;
end else begin
if (gate) begin
if (signal_in) begin
count <= count + 1;
end
end
if (count == 999) begin
count <= 0;
overflow <= 1;
end
end
end
```
然后,我们需要设计一个电路来检测溢出情况。当计数器达到999时,我们需要将溢出标志设置为1。
```verilog
always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
overflow <= 0;
end else begin
if (count == 999) begin
overflow <= 1;
end else begin
overflow <= 0;
end
end
end
```
接下来,我们需要一个电路来检测输入信号的频率,并根据频率选择适当的量程和闸门时间。如果频率小于1kHz,我们需要使用1秒的闸门时间,并将LED指示器设置为1~999Hz量程。如果频率大于等于1kHz,则我们需要使用0.1秒的闸门时间,并将LED指示器设置为1~10kHz量程。
```verilog
always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
range <= 0;
range_next <= 0;
gate <= 0;
gate_count <= 0;
led_out <= 0;
end else begin
if (gate_count == (CLK_FREQ * GATE_TIME_LOW) - 1) begin
gate_count <= 0;
gate <= 0;
range <= range_next;
if (signal_in < FREQ_HZ_LOW * 2) begin
range_next <= 0;
led_out <= 1;
end else if (signal_in < FREQ_HZ_HIGH * 2) begin
range_next <= 0;
led_out <= 2;
end else if (signal_in < FREQ_KHZ_HIGH * 2) begin
range_next <= 1;
led_out <= 3;
end else begin
range_next <= 1;
led_out <= 0;
end
end else if (gate) begin
gate_count <= gate_count + 1;
end else begin
gate <= 1;
end
end
end
```
最后,我们需要一个电路来将计数结果转换为七段数码管的控制信号。这可以通过使用查找表、ROM或编码器实现。
```verilog
always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
digit <= 0;
seg_data <= 7'b0000001;
end else begin
case (digit)
0: seg_data <= {1'b1, 1'b1, 1'b1, 1'b0, 1'b0, 1'b0, 1'b0};
1: seg_data <= {1'b0, 1'b1, 1'b1, 1'b0, 1'b0, 1'b0, 1'b0};
2: seg_data <= {1'b1, 1'b1, 1'b0, 1'b1, 1'b1, 1'b0, 1'b1};
default: seg_data <= 7'b1111111;
endcase
case (count[3:0])
0: seg_out <= 7'b0111111;
1: seg_out <= 7'b0000110;
2: seg_out <= 7'b1011011;
3: seg_out <= 7'b1001111;
4: seg_out <= 7'b1100110;
5: seg_out <= 7'b1101101;
6: seg_out <= 7'b1111101;
7: seg_out <= 7'b0000111;
8: seg_out <= 7'b1111111;
9: seg_out <= 7'b1101111;
default: seg_out <= 7'b1111111;
endcase
digit <= digit + 1;
if (digit == 3) begin
digit <= 0;
end
end
end
endmodule
```
这就是一个基本的数字显示频率计的Verilog HDL设计。请注意,实际的电路设计可能需要进行更多的细节和调整。