西工大數(shù)電實(shí)驗(yàn)-頻率計(jì)數(shù)器

1、壓控振蕩器與簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)一 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)具有如下功能的簡(jiǎn)易頻率計(jì)。1) 可以測(cè)量壓控振蕩器產(chǎn)生的頻率，用 4 位數(shù)碼管顯示2) 測(cè)量結(jié)果直接用十進(jìn)制數(shù)值顯示3) 被測(cè)信號(hào)是壓控振蕩器產(chǎn)生的方波脈沖信號(hào)，根據(jù)設(shè)計(jì)的壓控振蕩器確定電壓值4) 具有超量程警告（可以用 LED 燈顯示）設(shè)計(jì)采用NE555去實(shí)現(xiàn)壓控振蕩器可提供的元器件：NE555、10K 電阻、1nF 電容、可變電阻二 壓控振蕩器設(shè)計(jì)原理壓控振蕩器 (voltage-controlled oscillator, VCO) 是一種以電壓輸入來控制振蕩頻率的電子振蕩電路。它輸出的振蕩的頻率會(huì)隨著輸入的直流電壓的改變而改變，通過這

2、個(gè)特性可以用壓控振蕩器產(chǎn)生需要的可變頻率。本次設(shè)計(jì)我們采用NE555去實(shí)現(xiàn)壓控振蕩器。1) NE555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種丌同頻率信號(hào)。一般多應(yīng)用于單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器（Monostable Multivibrator）及無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器（Astable Multivibrator）。2) NE555的管腳圖 Pin 1 (接地) -地線(戒共同接地) ，通常被連接到電路共同接地。 Pin 2 (觸發(fā)點(diǎn)) -這個(gè)腳位是觸發(fā)NE555 使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號(hào)上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。 Pin 3

3、(輸出) -當(dāng)時(shí)間周期開始555 的輸出腳位，移至比電源電壓少1.7 伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到O 伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約200 mA 。 Pin 4 (重置) -一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會(huì)重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位。它通常被接到正電源戒忽略丌用。 Pin 5 (控制) -這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營(yíng)在穩(wěn)定戒振蕩的運(yùn)作方式下,這輸入能用來改變戒調(diào)整輸出頻率。 Pin 6 (重置鎖定) - Pin 6 重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從1/3 VCC 電壓以下移至2/3 VCC 以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。 Pin 7 (放電) -這

4、個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為ON 時(shí)為L(zhǎng)OW，對(duì)地為低阻抗，當(dāng)輸出為OFF 時(shí)為HIGH，對(duì)地為高阻抗。 Pin 8 (V +) -這是555 個(gè)計(jì)時(shí)器IC 的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是+4.5 伏特(最小值)至+16 伏特(最大值)。三 數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)原理 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，需要實(shí)現(xiàn)一個(gè) 4 位十進(jìn)制數(shù)字頻率計(jì)，主要由脈沖發(fā)生器電路、測(cè)頻控制信號(hào)發(fā)生器電路、待測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)模塊電路、鎖存器、七段譯碼驅(qū)動(dòng)電路及掃描顯示電路等模塊組成。頻率測(cè)量的基本原理是計(jì)算每秒鐘內(nèi)待測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)。為此，測(cè)頻控制信號(hào)發(fā)生器應(yīng)設(shè)置一個(gè)控制信號(hào)時(shí)鐘 CLK，一個(gè)計(jì)數(shù)使能信輸出端EN、一個(gè)

5、不EN輸出信號(hào)反向的鎖存輸出信號(hào)LOCK和清零輸出信號(hào)CLR。若 CLK 的輸入頻率為 1HZ，則輸出信號(hào)端 EN 輸出一個(gè)脈寬恰好為 1 秒的周期信號(hào)，可以作為閘門信號(hào)用。由它對(duì)頻率計(jì)的每一個(gè)計(jì)數(shù)器的使能端進(jìn)行同步控制。當(dāng) EN 高電平時(shí)允許計(jì)數(shù)，低電平時(shí)停止計(jì)數(shù)，并保持所計(jì)的數(shù)。在停止計(jì)數(shù)期間，鎖存信號(hào) LOCK 的上跳沿將計(jì)數(shù)器在前 1 秒鐘的計(jì)數(shù)值鎖存進(jìn) 4 位鎖存器 LOCK，由 7 段譯碼器譯出并穩(wěn)定顯示。鎖存信號(hào)之后，清零信號(hào) CLR對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零，為下 1 秒鐘的計(jì)數(shù)操作作準(zhǔn)備。四 壓控振蕩器電路圖Multisim仿真原理圖實(shí)際連接電路示波器顯示波形（失真略有些嚴(yán)重）五 數(shù)字

6、頻率計(jì)Verilog HDL代碼與實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)數(shù)圖Verilog語言設(shè)計(jì)代碼timescale 1ns/ 1nsmodule pinlvji(oHEX0,oHEX1,oHEX2,oHEX3,oHEX4,oHEX5,clk_50M,clk_1Hz,reset,signal_out);input clk_50M,reset; /50MHz時(shí)鐘輸入、復(fù)位output6:0 oHEX0,oHEX1,oHEX2,oHEX3,oHEX4,oHEX5; /數(shù)碼管0-5，分別顯示個(gè)、十、百、千、萬、十萬位的數(shù)字output reg clk_1Hz;input signal_out;reg signal_in;r

7、eg29:0 cnt;reg29:0 cnt1;reg count_en; /計(jì)數(shù)允許，count_en=1時(shí)計(jì)數(shù)，下降沿到來時(shí)鎖存 reg load;reg3:0 ge,shi,bai,qian,wan,shiwan;reg cout1,cout2,cout3,cout4,cout5;reg3:0 q0,q1,q2,q3,q4,q5;wire clr;always (posedge clk_50M) /50M分頻產(chǎn)生1Hz時(shí)鐘begincnt=cnt+1;if(cnt=1) beginq0=1;q1=1;q2=1;q3=1;q4=1;q5=1;endendassign clr=clk_1Hz

8、&load;/*調(diào)用數(shù)碼管顯示*/led7s u0(q0,oHEX0);led7s u1(q1,oHEX1);led7s u2(q2,oHEX2);led7s u3(q3,oHEX3);led7s u4(q4,oHEX4);led7s u5(q5,oHEX5);endmodulemodule led7s(datain,ledout);input3:0 datain; output reg6:0 ledout;always begin case(datain) 0: ledout=7b; 1: ledout=7b; 2: ledout=7b; 3: ledout=7b; 4: ledout=7b; 5: ledout=7b; 6: ledout=7b; 7: ledout=7b; 8: ledout=7b; 9: ledout=7b; default:ledout=7b; endcase endendmodule數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)圖（輸入方波周期信號(hào)頻率為200Hz）六 實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)通過設(shè)計(jì)并連接壓控振蕩器，了解了NE555芯片的用處，各管腳的功能，并鍛煉了動(dòng)手能力。通過頻率計(jì)的設(shè)計(jì)試驗(yàn)，對(duì)頻率計(jì)有了更深的認(rèn)識(shí)，尤其是對(duì)