4位十进制频率计设计与Quartus II应用实验

实验三：4位十进制频率计设计 在这个实验中，主要目标是设计一个4位十进制频率计，通过它来测量输入时钟（UCLK）的频率。实验旨在提升学生对复杂数字系统设计的理解以及Quartus II软件的熟练应用。频率计的工作原理基于频率测量的基本概念，即需要一个1秒周期的计数脉冲，以准确计数每个输入信号的周期。测频控制信号发生器（TESTCTL）的核心功能是产生这个1秒脉冲，并同步控制计数器的启用与停止。 实验设计的关键组成部分包括： 1. **测频控制信号发生器**：负责生成周期性的计数使能信号CNT_EN，该信号在高电平时激活计数，在低电平时暂停计数，同时保持之前的计数值。这个信号还需配合锁存信号LOAD，用于在计数暂停期间将数据稳定存储。 2. **计数器与清零信号**：4位十进制计数器（CNT10）根据CNT_EN的信号进行计数。在计数结束后，锁存信号LOAD触发数据锁定到锁存器REG4B，避免因周期性清零导致的闪烁。之后，清零信号RST_CNT用于清除计数器，为新的计数周期做准备。 3. **硬件接口**：实验涉及多种输出接口，如LED显示器（led0, led1, led2, led3），分别显示4位十进制的计数值。另外，还包括计数器使能信号（p_cnt_en）、清零信号（p_rst_cnt）和锁存信号（p_load）的输入/输出。 4. **VHDL程序设计**：实验采用VHDL编程语言，创建名为EX10的实体，其端口包括1Hz时钟(clk1Hz)，用户输入时钟(uclk)，以及控制信号(p_cnt_en, p_rst_cnt, p_load)。学生需要编写程序实现上述逻辑功能，并通过Quartus II软件进行新工程的创建、程序输入和编译。 通过完成这个实验，学生不仅能掌握4位十进制频率计的设计方法，还能深化对数字系统设计流程的理解，提高使用Quartus II工具的实际操作能力。此外，通过实践VHDL编程，他们将增强对数字逻辑电路行为的抽象和表达能力。