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基于VHDL语言数字频率计的设计.pdf
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更新于2023-03-03
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本报告介绍了一种以大规模可编程逻辑芯片为设计载体,由顶到底分层设计,多功能数字频率计的设计方法。该频率计采用 VHDL语言程序与原理图相结合的方法,极大地减少了硬件资源占用。该数字频率计测量范围为 0 到 9999HZ,基准频率为 1HZ,结果用 4 只 7 段数码管显示十进制结果。中间用到了设置控制电路、计数电路、锁存电路和译码电路等模块。仿真结果表明,该数字频率计性能优异,设计语言灵活,硬件更简单,速度更快 。
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资源推荐
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I
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关于数字频率计设计
[ 摘 要] 本报告介绍了一种以大规模可编程逻辑芯片为设计载体,由顶到
底分层设计,多功能数字频率计的设计方法。该频率计采用 VHDL语言程序与原理图
相结合的方法,极大地减少了硬件资源占用。该数字频率计测量范围为 0 到 9999HZ,
基准频率为 1HZ,结果用 4 只 7 段数码管显示十进制结果。中间用到了设置控制电
路、计数电路、锁存电路和译码电路等模块。仿真结果表明,该数字频率计性能优
异,设计语言灵活,硬件更简单,速度更快 。
[ 关 键 词] 数字频率计;控制电路;计数电路;锁存电路
-
II
-
With regard to the design of digital frequency meter
[Abstract] The present report describes a large-scale programmable logic chip design
carrier, in the end by a top-tiered design, multi-function digital frequency meter design
methods. The frequency counter using VHDL language programs, and the method of
combining schematic, greatly reducing the hardware footprint. The digital frequency meter
measurement range from 0 to 9999HZ, the base frequency of 1HZ, the results with the four
7-segment LED display decimal results. Intermediate used for setting up control circuit,
counting circuit, latch circuit and decoding circuit modules. The simulation results show that
the digital frequency meter high-performance, design language flexibility, hardware simpler
and faster.
[Key words]digital frequency meter; control circuit; counting circuit; Latch Circuit
-
1
-
目 录
摘 要 ................................................................................................................... I
Abstract ............................................................................................................ II
第 1 章 引言 ...................................................................................................... 3
第 2 章 VHDL 的简述 ...................................................................................... 4
2.1 VHDL 的发展 ...................................................................................... 4
2.2 VHDL 的特点 ...................................................................................... 4
2.3 VHDL 语言结构 .................................................................................. 4
2.3.1 实体( ENTITY ).................................................................... 5
2.3.2 结构体( ARCHITECTURE ) ................................................. 6
2.4 VHDL 软件设计简介 .......................................................................... 6
第 3 章 频率计方案的设计 .............................................................................. 8
3.1 方案一 ................................................................................................. 8
3.2 方案二 ............................................................................................... 11
3.3 方案比较 ........................................................................................... 12
3.4 方案改造 ........................................................................................... 12
第 4 章 利用 VHDL 语言设计频率计 ........................................................... 13
4.1 系统功能的分析与电路设置 ........................................................... 13
4.2 测频原理 ........................................................................................... 13
4.3 测频模块工作描述及 VHDL 程序 .................................................. 13
4.3.1 计数模块( CNT10)............................................................ 13
4.3.2 锁存模块 (REG16B) .............................................................. 14
4.3.3 控制模块( TESTCTL ) ...................................................... 15
4.3.4 译码模块( DISPLAR ) ....................................................... 15
4.3.5 测频主系统实现( FREQ) ................................................. 16
4.3.6 原理图的制作 ........................................................................ 18
第 5 章 数字频率计仿真及分析 .................................................................... 19
5.1 MAX+PLUS II的特点 ........................................................................ 19
5.2 MAX+PLUS II的编译、仿真简介 .................................................... 19
5.3 多功能数字频率计编译及仿真 ....................................................... 20
5.3.1 编译结果的记载 .................................................................... 20
5.3.2 仿真结果的记载 .................................................................... 22
5.4 引脚锁定 ........................................................................................... 23
5.5 程序的下载和测试 ........................................................................... 24
第 6 章 实验过程中遇到的问题及分析 ........................................................ 25
通 信 工 程 专 业 课 程 设 计 Ⅱ
-
2
-
结 论 ................................................................................................................ 25
致 谢 ................................................................................................................ 26
参考文献 .......................................................................................................... 27
附 录 ................................................................................................................ 28
附录一 方案一总程序 ............................................................................ 28
附录二 原理图 ........................................................................................ 34
附录三 实验结果记录 ............................................................................ 35
通 信 工 程 专 业 课 程 设 计 Ⅱ
-
3
-
第 1 章 引言
随着计算机技术和半导体技术的发展,传统的硬件电路电路设计方法已大大落后
于当今技术的发展,一种崭新的、采用硬件描述语言的硬件电路设计方法已经兴
起,这是电子设计自动化( EDA)领域的一次重大变革。目前,广泛使用的硬件描述
语言有 VHDL(Very Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) 和
Verilog HDL; 它们先后被批准为国际标准语言。据统计,目前在美国硅谷约有 90%以
上的 ASIC 和 FPGA采用硬件描述语言进行设计, VHDL的应用已成为当今以及未来
EDA解决方案的核心,而且是复杂数字系统设计的核心。
多功能数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率、周期、占空比的数字
测量仪器,是在数字电路中的一个典型应用;实际的硬件设计的多功能数字频率计
用到的器件较多,连线比较复杂,而且会产生比较大的延时,造成测量误差、可靠
性差,随着复杂可编程逻辑器件( CPLD)的广泛应用,以 EDA工具作为开发手段,
运用 VHDL语言,将使整大大简化,提高整体个系统的性能和可靠性;它是计算机、
通信设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。采用 VHDL编程设计实习
的多功能数字频率计,具有体积小,可靠性高,功耗低的特点;整个系统非常精
简,且具有灵活的现场可更改性。
本实验报告注重书本知识与实验的结合,在报告中有介绍到 VHDL 语言以及
MAXPLUSMAX+PLUSII的特点,软件应用的介绍,具体的实验步骤等等。对数字频率计
的设计过程做了详细的说明。
在本实验报告的编写过程中,我力求解决实验中遇到的各个问题,在第六章有详
细的说明。
现代电子设计技术是发展的,相应的设计方法以及设计软件也会随之不断改进,
其中一定有许多问题值得深入探讨。我真诚的欢迎老师以及其他读者对报告中的有
关问题给予批评指正。
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