EDA課程設(shè)計(jì)---數(shù)字頻率計(jì)

1、. 燕山大學(xué) EDA課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 數(shù)字頻率計(jì) 班級(jí)：姓名 學(xué)號(hào)： 一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)及要求1輸入為矩形脈沖，頻率范圍099MHz；2用五位數(shù)碼管顯示；只顯示最后的結(jié)果，不要將計(jì)數(shù)過程顯示出來；3單位為Hz和KHz兩檔，自動(dòng)切換。二、實(shí)際過程及內(nèi)容1.設(shè)計(jì)總體思路： 該實(shí)驗(yàn)要求有倆大部分，一是計(jì)數(shù)，二是顯示。故需要倆大模塊，分別是測頻計(jì)數(shù)模塊和掃描顯示模塊。測頻模塊測量計(jì)數(shù)一秒鐘通過的脈沖次數(shù)，將數(shù)據(jù)存至寄存器，再傳送給顯示模塊，在數(shù)碼管上顯示出來。 在計(jì)數(shù)部分，還要求能實(shí)現(xiàn)換擋，則還需要一個(gè)換擋電路。由于計(jì)數(shù)是測量的一秒鐘的脈沖數(shù)，則需要兩個(gè)部分，一部分用于計(jì)時(shí)一秒鐘，另一部分是輸入脈沖，所測量

2、的頻率，即為該脈沖的頻率。 總圖如圖1-1： 圖1-1 總電路圖 圖1-2 總電路圖仿真波形 2. 分模塊實(shí)現(xiàn)： （1）掃描顯示模塊： 圖2-0 掃描顯示模塊 該模塊分為3部分，八進(jìn)制計(jì)數(shù)部分（由于是5個(gè)數(shù)碼管亮，所以實(shí)際使用是五進(jìn)制），4個(gè)八選一數(shù)據(jù)選擇器部分，一個(gè)7448七段譯碼器。由于試驗(yàn)箱上共有8個(gè)數(shù)碼管，共用一個(gè)顯示輸入端，若要顯示兩位以上數(shù)字，需要使用掃描電路。8進(jìn)制計(jì)數(shù)部分作用，8進(jìn)制的輸入就是待測信號(hào)量，8進(jìn)制的輸出s0,s1,s2作用一決定了8位數(shù)碼管中哪一個(gè)亮，作用二是決定了四個(gè)八選一數(shù)據(jù)選擇器的輸出，進(jìn)而決定了7448的輸出，從而決定數(shù)碼管顯示的數(shù)字。圖2-1 8進(jìn)制計(jì)數(shù)

3、器圖2-2 四個(gè)八選一數(shù)據(jù)選擇器圖2-3 掃描仿真波形（2） 測頻模塊：測頻模塊由4大部分組成：366進(jìn)制計(jì)數(shù)器，1億進(jìn)制計(jì)數(shù)器，寄存電路，換擋電路。 圖2-4 366進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)要求盡可能的準(zhǔn)確一秒計(jì)時(shí)，試驗(yàn)箱中可用于計(jì)時(shí)較為準(zhǔn)確的是366HZ檔位，所以選擇366進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)器1秒后通過366個(gè)脈沖時(shí)，將該計(jì)數(shù)器置零，同時(shí)該部分輸出高電平，在進(jìn)入1億進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)再轉(zhuǎn)化為低電平，使1億進(jìn)制計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，控制寄存電路儲(chǔ)存該計(jì)數(shù)值，從而達(dá)到測頻的作用。并可保證只顯示最后結(jié)果而不顯示計(jì)數(shù)過程。圖2-5 測頻計(jì)數(shù)換擋部分因?yàn)榭蓽y量的頻率范圍是099MHZ，所以需要1個(gè)1億進(jìn)制計(jì)數(shù)器。置零端通

4、過一個(gè)非門與366進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端相連。又要求使用5位數(shù)碼管，所以當(dāng)計(jì)數(shù)器十萬位的數(shù)為1時(shí)就換擋，換擋后將不顯示后3位數(shù)，測試的單位由Hz變?yōu)閗Hz。圖2-6 1億進(jìn)制計(jì)數(shù)器寄存電路由20個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成，輸入輸出分別接換擋和掃描顯示部分。CLK端接366進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與輸出。 圖2-7 寄存電路（3） 換擋電路 圖3-1 換擋門電路換擋的要求實(shí)質(zhì)是要求在Hz單位時(shí)使用1億進(jìn)制計(jì)數(shù)器的左五個(gè)74160（低五位），在KHz單位時(shí)，使用右五個(gè)74160（高五位），因此需要二選一數(shù)據(jù)選擇器，將1億進(jìn)制的十萬位進(jìn)位輸出用作換擋信號(hào)，在連接時(shí)將低位與高位依次一一對(duì)應(yīng)，從而

5、進(jìn)行選擇輸出。此換擋電路由20個(gè)門電路組成，實(shí)現(xiàn)二選一的功能。輸入A接1億進(jìn)制的c0-c19，即低5位；輸入B接1億進(jìn)制的c12-c31，即高5位；CO、SCO分別接1億進(jìn)制的十萬位進(jìn)位輸出端；輸出S接寄存電路D觸發(fā)器的出入端。由真值表可知，當(dāng)1億進(jìn)制計(jì)數(shù)器達(dá)到十萬位時(shí)，此時(shí)，電路的輸出等于輸入B的值；達(dá)到十萬位之前，電路輸出等于輸入A的值。三、實(shí)驗(yàn)感受最初拿到實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，感覺無從下手，毫無頭緒。經(jīng)過仔細(xì)的查閱資料和咨詢老師同學(xué)，漸漸有了思路。開始時(shí)，對(duì)各模塊之間的相互聯(lián)系比較困惑，但經(jīng)過不斷地思考，終于理解了其中奧妙。在繪完電路圖之后，連接試驗(yàn)箱時(shí)也遇到一些麻煩，比如原電路圖的不完善，導(dǎo)線的故障等。本實(shí)驗(yàn)個(gè)人認(rèn)為最大的難點(diǎn)或許是換擋電路，因?yàn)椴粌H難以思考，而且在畫圖連接過程中也比較麻煩。最初換擋功能的原理理解并不透徹，幾次都在實(shí)驗(yàn)箱上實(shí)現(xiàn)不了，很是困惑，經(jīng)過老師的指導(dǎo)終于“大徹大悟”，雖然測得的數(shù)據(jù)有少許誤差避免不了，但自認(rèn)為精確度已經(jīng)足夠高了。本次的實(shí)驗(yàn)，是對(duì)數(shù)字電路知識(shí)的一次溫故而知新，不僅對(duì)理論的理解更深一層，也增強(qiáng)了我的動(dòng)手實(shí)踐能力。通過這次實(shí)驗(yàn)，讓我明白了只有理論與實(shí)