VHDL实现的8位频率计设计详解

"基于VHDL语言的频率计设计说明.pdf" 本文档主要介绍了如何使用VHDL语言设计一个8位十进制频率计。该设计旨在通过计数输入信号在一个秒周期内的脉冲数来测量频率，从而实现频率的精确测量。 一、课程设计任务： 设计目标是一个8位的频率计，能够对输入信号的频率进行测量，并以十进制形式显示。设计的关键在于创建一个能在1秒内准确计数，并在计数结束后将结果锁定以便于显示的系统。 二、课程设计原理： 频率测量的基础是计数和定时。设计中，一个1秒的脉宽信号被用来触发计数器，这个信号由测频控制信号发生器（FTCTRL）产生。计数器（CNT_10）在允许计数的时段（CNT_EN高电平）工作，计数值在1秒结束时由锁存器（REG32B）保存，并通过7段译码器（DECL7S）显示。为了确保数据稳定，计数结束后，先由LOAD信号锁存计数值，然后通过RST_CNT信号对计数器清零，准备下一次计数。 三、设计所需仪器： 本设计需要用到Altrea DE2-115实验箱作为硬件平台，Quartus II 12.1用于设计和编译，Modelsim仿真软件用于验证设计的正确性。 四、硬件资源与原理框图： 设计中使用了50MHz的时钟源，拨动开关用于输入控制，7段数码管或液晶显示屏用于显示计数值。 五、设计过程与操作： 1、FTCTRL模块：这是频率计的核心，它生成控制整个系统的测频信号TESTCTL，包括1秒脉宽的CNT_EN信号，以及LOAD和RST_CNT信号。 2、计数器模块（CNT_10）：接收TESTCTL的CNT_EN信号，当其为高时开始计数，计数值在1秒后由LOAD信号锁存。 3、REG32B锁存器模块：在LOAD信号上升沿时，将计数器的值保存，防止因清零而丢失数据。 4、DECL7S译码器模块：将锁存器中的十进制数转换为7段显示代码，驱动数码管显示。 5、分频器模块（any_1010, any_55, any_1616）：用于将输入时钟分频，以满足不同计数需求。 6、MUX多路选择器模块：用于选择显示的数据源，如当前计数值或预设值。 7、器件连接：将所有模块连接起来，形成完整的频率计系统。 8、操作过程：通过操作拨动开关设定输入信号，系统自动开始测量并显示频率。 六、设计各个模块代码： 文档详细列出了每个模块的VHDL代码，包括FTCTRL、CNT_10、REG32B、DECL7S、分频器和MUX模块，以及顶层例化代码。 七、总电路： 这部分展示了整个频率计的逻辑电路图，显示了各个模块之间的连接关系。 八、管脚配置： 对各个模块的输入输出引脚进行了详细配置，以便在硬件上正确连接。 九、设计结果： 文档最后给出了设计的实际测试结果，证明了设计的正确性和有效性。 这个基于VHDL的频率计设计提供了从理论到实践的全面指导，涵盖了数字系统设计的基本元素，如定时、计数、锁存、译码和显示等，是学习FPGA设计和VHDL编程的良好实例。