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课程设计报告
设计名称: 3位数字频率设计
姓名: 学号:
专业班级: 08级电子信息工程专业二班
院(系): 计算机与信息工程学院
设计时间: 2011年1月4日至10日
设计地点: 电子信息楼4楼
指导教师评语: 成绩:
签名:
年月日
目录
题目:3位数字频率计 1页
数字频率计的功能…………………………………………………… 1页
数字频率计的设计思路……………………………………………… 1页
硬件资源概述………………………………………………………… 1~5页
各模块的VHDL语言描述与实现…………………………………… 5~13页
仿真模拟图…………………………………………………………… 13~15页
六、软件硬件结合实现……………………………………………… 15~17页
仿真及调试心得………………………………………………………… 17页
总结…………………………………………………………………… 17页
3位数字频率计设计
数字频率计的功能
我设计的是3位数字频率计,用3个十进制数字显示式频率,其频率范围为1MHz。有五个档位,并能自动换档。五个档的具体功能是:
1、计数溢出档,当频率计数超过量程时,自动显示溢出标--"-1.-1.-1";
2、1MHz档,显示000到999,默认单位为1KHz;
3、100KHz档,,默认单位为1KHz;
4、10KHz档,,默认单位为1KHz;
5、测周档,,显示数值变为周期,以毫秒为默认单位。
数字频率计的设计思路
1、时基的设计
在测频时,输入信号的频率大于频率计提供的基准频率,所以这时以频率计提供的基准频率信号为时基,输入信号为时钟信号,在频率计提供的基准信号周期里,计算输入信号的周期数,再乘以频率计的基准频率,就是输入信号的频率值。测周时,输入信号的频率小于频率计提供的基准频率信号,所以要以频率计提供的基准频率信号为时钟信号,以输入信号为时基信号,在输入信号周期内,计算频率计提供的基准信号的周期数,再乘以基准频率的周期值,就是输入信号的周期值。
输入信号是未知的,所以要求其自动调档,当测频为10KHz档时,。当测频为100KHz档时,。当测频为1MKHz时,提供的时基为1KHz。用一分频器对50MHz的晶振进行分频得到1KHz的脉冲。然后用一个有100个状态状态机实现持续1ms、10ms、100ms的高电平即不同档位的闸门信号,状态机用1KHz的脉冲信号触发,产生1ms的高电平,只需在状态99的时候产生高电平,状态100时回到高电平;产生10ms的高电平,只需在状态90的时候产生高电平,在状态100的时候回到低电平。产生100ms的高电平,则需在状态为1前的一个状态产生高电平,直到状态100的时候回到低电平。在100个状态中,有很多状态的功能是相同的,可以将它们合并。
计数器的设计
各个档位之间的转换应遵循设计要求,要根据在时基有效时间内的计数值进行判断。计数器可以定义成一个整形信号,这样计数器加1就非常方便,要显示计数的数值,直接用三位数码管动态扫描实现显示个位、十位、百位。这样显示就要求计数器遵循加法逢十进一的规则。然后在不同的档位,小数点的位置不同,所以小数点的显示要以所在档位为判断条件。
3、模块划分
可以将计数器跟七段译码器设计成单独的模块,这样更省资源,利用率更高。
硬件资源概述
A、EP1C12核心板
EP1C12核心板为基于Altera Cyclone器件的嵌入式系统开发提供了一个很好的硬件台,
它可以为开发人员提供以下资源:
1、主芯片采用Altera Cyclone器件EP1C12F324C8
2 、EPCS4I8配置芯片
3 、4个用户自定义按键
4 、4个用户自定义LED
5 、1个七段码LED
6 、标准AS编程接口和JTAG调试接口
7 、50MHz高精度时钟源
8 、三个高密度扩展接口
9 、系统上电复位电路
10 、支持+5V直接输入,板上电源管理模块
系统主芯片采用324引脚、BGA封装的E1C12 FPGA,它拥有12060个LE,52个M4K
片上RAM(共计239616bits),2个高性能PLL以及多达249个用户自定义IO。
B、FPGA开发板
FPGA开发平台提供了丰富的资源供学生或开发人员学习使用,资源包括接口通信、控制、存储、数据转换以及人机交互显示等几大模块,接口通信模块包括SPI接