實驗五4　位十進(jìn)制頻率計設(shè)計

(1)實驗?zāi)康?/p>

設(shè)計4位十進(jìn)制頻率計，學(xué)習(xí)較復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法。

(2)實驗原理

根據(jù)頻率的定義和頻率測量的基本原理，測定信號的頻率必須有一個脈寬為1 s的輸入信號脈沖計數(shù)允許的信號;1 s計數(shù)結(jié)束后，計數(shù)值鎖入鎖存器的鎖有信號，并為下一測頻計數(shù)周期做準(zhǔn)備的計數(shù)器清零信號。這3個信號可以由一個測頻控制信號發(fā)生器產(chǎn)生，即圖8．4中的TESTCTL。

TESTCTL的計數(shù)使能信號CNT_EN能產(chǎn)生一個1 s脈寬的周期信號，并對頻率計每一計數(shù)器CNT10的ENA使能端進(jìn)行同步控制。當(dāng)CNT_EN為高電平時允許計數(shù);為低電平時停止計數(shù)，并保持其所計的脈沖數(shù)。在停止計數(shù)期間，首先需要一個鎖存信號LOAD的上升沿將計數(shù)器前1 s的計數(shù)值鎖存進(jìn)各鎖存器REG4B，并由外部的七段譯碼器譯出顯示。設(shè)置鎖存器的好處是數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定，不會由于周期性的清零信號而不斷閃爍。鎖存信號后，必須有一清零信號RST_CNT對計數(shù)器進(jìn)行清零，為下1 s的計數(shù)操作做準(zhǔn)備。

(3)實驗內(nèi)容1

根據(jù)例8．4、例8．5、例8．6說明圖8．4描述的4位十進(jìn)制頻率計的工作原理，并根據(jù)圖8．4用例化語句寫出頻率計的頂層文件，給出測頻時序波形及分析。

圖8．44　位十進(jìn)制頻率計頂層文件原理圖

【例8．4】測頻控制器。

【例8．5】十進(jìn)制計數(shù)器。

【例8．6】 4位鎖存器。

(4)實驗內(nèi)容2

進(jìn)行頻率計設(shè)計的硬件驗證。編譯、綜合和適配頻率計頂層設(shè)計文件，并編程下載進(jìn)入目標(biāo)器件中。建議選用實驗電路模式0，4個數(shù)碼管顯示測頻輸出;待測頻率輸入F_IN由clock0輸入，頻率可選4 Hz、256 Hz或更高;1 Hz測頻控制信號F₁Hz可由clock2輸入(用跳線選1 Hz)。

(5)附加實驗內(nèi)容

將頻率計擴(kuò)展為8位十進(jìn)制頻率計，并在測頻速度上給予優(yōu)化。

(6)實驗報告

給出頻率計設(shè)計的完整實驗報告。