EDA課程設(shè)計---數(shù)字頻率計

1、. 燕山大學(xué) EDA課程設(shè)計實(shí)驗(yàn)報告 數(shù)字頻率計 班級：姓名 學(xué)號： 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，不要將計數(shù)過程顯示出來；3單位為Hz和KHz兩檔，自動切換。二、實(shí)際過程及內(nèi)容1.設(shè)計總體思路： 該實(shí)驗(yàn)要求有倆大部分，一是計數(shù)，二是顯示。故需要倆大模塊，分別是測頻計數(shù)模塊和掃描顯示模塊。測頻模塊測量計數(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。 在計數(shù)部分，還要求能實(shí)現(xiàn)換擋，則還需要一個換擋電路。由于計數(shù)是測量的一秒鐘的脈沖數(shù)，則需要兩個部分，一部分用于計時一秒鐘，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)制計數(shù)部分（由于是5個數(shù)碼管亮，所以實(shí)際使用是五進(jìn)制），4個八選一數(shù)據(jù)選擇器部分，一個7448七段譯碼器。由于試驗(yàn)箱上共有8個數(shù)碼管，共用一個顯示輸入端，若要顯示兩位以上數(shù)字，需要使用掃描電路。8進(jìn)制計數(shù)部分作用，8進(jìn)制的輸入就是待測信號量，8進(jìn)制的輸出s0,s1,s2作用一決定了8位數(shù)碼管中哪一個亮，作用二是決定了四個八選一數(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)制計數(shù)

3、器圖2-2 四個八選一數(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)制計數(shù)器，1億進(jìn)制計數(shù)器，寄存電路，換擋電路。 圖2-4 366進(jìn)制計數(shù)器實(shí)驗(yàn)要求盡可能的準(zhǔn)確一秒計時，試驗(yàn)箱中可用于計時較為準(zhǔn)確的是366HZ檔位，所以選擇366進(jìn)制計數(shù)器。當(dāng)計數(shù)器1秒后通過366個脈沖時，將該計數(shù)器置零，同時該部分輸出高電平，在進(jìn)入1億進(jìn)制計數(shù)器時再轉(zhuǎn)化為低電平，使1億進(jìn)制計數(shù)器停止計數(shù)，控制寄存電路儲存該計數(shù)值，從而達(dá)到測頻的作用。并可保證只顯示最后結(jié)果而不顯示計數(shù)過程。圖2-5 測頻計數(shù)換擋部分因?yàn)榭蓽y量的頻率范圍是099MHZ，所以需要1個1億進(jìn)制計數(shù)器。置零端通

4、過一個非門與366進(jìn)制計數(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)計數(shù)器十萬位的數(shù)為1時就換擋，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)制計數(shù)器寄存電路由20個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)制計數(shù)器的進(jìn)位輸出端，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲與輸出。 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單位時使用1億進(jìn)制計數(shù)器的左五個74160（低五位），在KHz單位時，使用右五個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，在連接時將低位與高位依次一一對應(yīng)，從而

5、進(jìn)行選擇輸出。此換擋電路由20個門電路組成，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)制計數(shù)器達(dá)到十萬位時，此時，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，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，對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)，是對數(shù)字電路知識的一次溫故而知新，不僅對理論的理解更深一層，也增強(qiáng)了我的動手實(shí)踐能力。通過這次實(shí)驗(yàn)，讓我明白了只有理論與實(shí)