使用VHDL在CPLD上实现的数字频率计设计

"基于FPGA的数字频率计设计" 本文主要介绍了如何利用现代电子设计自动化（EDA）工具和VHDL语言，在可编程逻辑器件（CPLD）上设计一个数字频率计。数字频率计是一种在数字电路中常见的应用，传统硬件设计方式往往导致设备复杂、延时大、测量误差和可靠性低。而采用CPLD和VHDL，设计师可以简化设计过程，提高系统的性能和可靠性。 1. 数字频率计设计原理 数字频率计的基本工作原理基于计数器和分频器。时标和时基通过功能开关切换，用于不同的测量方案。通常需要包括分频器、计数器、锁存器和显示驱动等单元电路。这些单元电路共同作用，能测量不同物理量，例如频率，并以十进制数码管的形式显示结果。 2. 设计任务与要求 设计目标是创建一个4位十进制显示的数字频率计，测量范围从10KHz到9999KHz。设计应具备以下特性： - 显示单位为KHz。 - 能够根据测量范围切换量程，小数点后显示1位或2位。 - 输入信号低于10KHz时，显示全0；高于9999KHz时，显示全H。 - 所选器件包括EPM7128S CPLD，共阴极七段数码管，按键开关，电阻和电容。 - 设计的总体框架如图2所示，采用层次化的结构设计，自顶向下进行。 3. 设计实现 VHDL语言的优势在于其硬件描述能力，可以用来描述数字电路的逻辑功能。设计过程按照自顶向下的方法进行，即从顶层系统描述开始，逐步分解为更小的功能模块。每个模块负责特定的逻辑功能，如计数、分频、显示控制等。通过这种方式，整个系统的复杂性得到了有效管理，同时也方便了代码的复用和调试。 总结来说，基于FPGA的数字频率计设计是利用VHDL和CPLD技术实现的一种高效、可靠且易于维护的解决方案。通过自顶向下的设计方法，不仅可以简化设计流程，还能提高设计的灵活性，满足不同测量需求。这样的设计思路在现代电子工程中具有广泛的应用价值，为电子系统设计提供了一种有效的途径。