頻率計課程設(shè)計實驗報告

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 報 告</p><p>　　課程設(shè)計名稱：電子系統(tǒng)綜合課程設(shè)計</p><p>　　課程設(shè)計題目：頻率計</p><p>　　頻率計課程設(shè)計實驗報告</p><p><b>　　一、設(shè)計任務(wù)要求</b></p><p><b>　　基本要求：<

2、/b></p><p>　　設(shè)計一個3位十進制數(shù)字顯示的數(shù)字式頻率計，其頻率測量范圍在1MHz內(nèi)。量程分別為10kHz,100kHz和1MHz三檔，即最大讀數(shù)分別為9.99kHz,99.9kHz和999kHz。這里要求量程能夠自動轉(zhuǎn)換，具體要求如下：</p><p>　　1）、當(dāng)讀數(shù)大于999時，頻率計處于超量程狀態(tài)，此時顯示器發(fā)出溢出指示（最高位顯示F，其余各位不顯示數(shù)字），下一次

3、測量時，量程自動增大一檔。</p><p>　　2）、當(dāng)讀數(shù)小于099時，頻率計處于欠量程狀態(tài)，下一次測量時，量程自動減小一檔。</p><p>　　3）、采用記憶顯示方式，即計數(shù)過程中不顯示數(shù)據(jù)，待計數(shù)過程結(jié)束以后，顯示測頻結(jié)果，并將此顯示結(jié)果保持到下一次計數(shù)結(jié)束，顯示時間不小于1s。</p><p>　　4）、小數(shù)點位置隨量程變更自動移位。</p>

4、<p><b>　　二、設(shè)計方案</b></p><p>　　1、系統(tǒng)功能（基本功能和附加功能）</p><p>　　基本功能：顯示待測頻率，LED燈顯示小數(shù)點，顯示待測頻率的量程。</p><p>　　附加功能：實現(xiàn)量程自由變化，通過撥碼開關(guān)控制待測頻率大小。</p><p>　　2、系統(tǒng)設(shè)計方案說明<

5、;/p><p>　　1、分頻模塊：由于測頻時不同量程檔需要不同的時基信號，分頻模塊是必不可少的。系統(tǒng)通過試驗箱給定的50MHZ的頻率通過分頻變成0.5HZ，即1秒鐘得計數(shù)時間，通過1秒鐘的記數(shù)時間里待測頻率上升沿的數(shù)量實現(xiàn)頻率測定，待測頻率通過分頻，多路器等實現(xiàn)各頻率的測定</p><p>　　2 計數(shù)模塊：想要實現(xiàn)頻率的測定，其實就是在1秒鐘的計數(shù)時間里對待測頻率信號上升沿進行計數(shù)，所以計數(shù)

6、模塊是不可缺少的，本計數(shù)器需輸出指示超量程和欠量程狀態(tài)的信號。</p><p>　　3 量程控制模塊：對待測頻率的量程進行判斷，確定量程以后，根據(jù)不同的量程，在試驗箱上顯示，我們的設(shè)計是4個量程（1，2,3量程和超量程）。：</p><p>　　4 BCD譯碼模塊：用到實驗箱SOPC上的6個靜態(tài)共陽數(shù)碼管中的后三個數(shù)碼管，并且試驗箱內(nèi)部有譯碼器，只需要輸入4位數(shù)就可以在數(shù)碼管上顯示。<

7、;/p><p>　　三、各模塊程序如下：</p><p>　　1、 分頻模塊程序：</p><p>　　1）百分頻模塊程序：</p><p>　　module plj(clk,dingshi);</p><p>　　input clk;</p><p>　　output dingshi;</

8、p><p>　　reg [40:0] counter;</p><p>　　reg dingshi;</p><p>　　always @(posedge clk)</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　if (counter==49)

9、 //計數(shù)時鐘上升沿數(shù)量，100次時鐘周期</p><p>　　begin //輸出一周期信號，得到100分頻信號。</p><p>　　dingshi<=~dingshi;</p><p>　　counter<=0;</p><p><b>　　end</b&

10、gt;</p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　begin</b></p><p>　　counter<=counter+1;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　en

11、d</b></p><p><b>　　endmodule</b></p><p>　　給定時鐘頻率，時鐘周期過100次，輸出一個周期信號。得到原信號的100分頻信號；</p><p>　　2）十分頻模塊程序：</p><p>　　module FP_SHI(clk,dingshi);</p>

12、<p>　　input clk;</p><p>　　output dingshi;</p><p>　　reg [40:0] counter;</p><p>　　reg dingshi;</p><p>　　always @(posedge clk)</p><p><b>　　begin &

13、lt;/b></p><p>　　if (counter==4) //計數(shù)時鐘上升沿數(shù)量，10次時鐘周</p><p>　　begin //期，輸出一次周期信號，得到10</p><p>　　dingshi<=~dingshi;

14、 //分頻信號</p><p>　　counter<=0;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　begin</b></p><p>　　counter<

15、=counter+1;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　endmodule</b></p><p>　　給定時鐘頻率，時鐘周期過10次，輸出一個周期信號。得到原信號的10分頻信號；</p&

16、gt;<p>　　3）2分頻模塊程序：module FP_wu(clk,dingshi);</p><p>　　input clk;</p><p>　　output dingshi; //在時鐘信號的上升沿，輸出翻轉(zhuǎn)一次，得到時鐘的</p><p>　　reg dingshi; //2分頻信號</p>&

17、lt;p>　　always @(posedge clk)</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　dingshi<=~dingshi;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　endmodule</b>&

18、lt;/p><p>　　給定時鐘頻率，時鐘周期過5次，輸出一個周期信號。得到原信號的5分頻信號；</p><p><b>　　2.計數(shù)模塊程序：</b></p><p>　　module jishu(clk,shuruxinhao,shuchu);</p><p>　　input clk,shuruxinhao;</p

19、><p>　　output [40:0] shuchu;</p><p>　　reg [40:0] shuchu;</p><p>　　reg [40:0] counter,counter2;</p><p><b>　　reg i;</b></p><p>　　always @(posedge sh

20、uruxinhao)</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　if(clk==1) </p><p>　　begin //如果輸入信號有變化，而且時鐘來了上升沿，則計數(shù)器加1；</p><p>　　counter<=counter+1; </p><

21、;p><b>　　end</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if (counter!=0) //如果時鐘電平為低電平，而且counter不是低電</p><p>　　shuchu&

22、lt;=counter; //平，把計數(shù)的值往下一模塊傳遞，然后把計數(shù)</p><p>　　counter<=0; //器的值清零。 </p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end </b></p><p><b>

23、;　　endmodule</b></p><p>　　在定時信號的高電平，數(shù)待測信號的上升沿的數(shù)量。在輸出管腳輸出1秒鐘待測信號的上升沿數(shù)量，即是待測頻率的頻率。</p><p>　　3.量程控制模塊程序：</p><p>　　module liangcheng(shuru,shuchu,clk,liangcheng); //clk high

24、frequency</p><p>　　input [40:0]shuru;</p><p>　　input clk;</p><p>　　output liangcheng,shuchu;</p><p>　　reg [1:0] liangcheng;</p><p>　　reg [40:0] shuchu;

25、</p><p>　　always @(clk)</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　if (shuru<10000) //如果頻率<10000,量程00；</p><p>　　begin //如果10000<頻

26、率<100000,量程01；</p><p>　　liangcheng<=2'b00; //如果100000<頻率<1000000,量程10；</p><p>　　shuchu<=shuru; //如果頻率大于1M,量程為11；</p><p><b>　　end</b>

27、</p><p>　　else if (shuru >= 10000 && shuru<100000)</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　liangcheng<=2'b01;</p><p>　　shuchu<=shuru;</p

28、><p><b>　　end</b></p><p>　　else if (shuru>=100000 && shuru<=1000000)</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　liangcheng<=2'b10;</p&

29、gt;<p>　　shuchu<=shuru;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　begin</b></p><p>　　liangcheng<=2'b11;&

30、lt;/p><p>　　shuchu<=shuru;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　endmodule </p><p>　　輸入9800 顯示量程00，輸入12000顯示量程01。，輸入1200

31、00量程顯示10</p><p><b>　　4．顯示模塊程序:</b></p><p>　　module xianshi(liangcheng,x1,x2,x3,shuru,clk,point1,point2,led3);</p><p>　　input clk;</p><p>　　input [40:0] shur

32、u;</p><p>　　output [3:0] led3;</p><p>　　reg [3:0] led3;</p><p>　　input [1:0] liangcheng;</p><p>　　output x1,x2,x3,point1,point2;</p><p>　　reg [4:0] x1,x

33、2,x3;</p><p>　　reg point1,point2;</p><p>　　reg [40:0] temp1,temp2;</p><p>　　always @(clk)</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　if (liangcheng==2'

34、;b00) //量程1；</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　if (shuru>1000) //頻率大于1000，則用K做單位</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　x1<=shuru/1000;</p&g

35、t;<p>　　temp1<=shuru%1000;</p><p>　　x2<=temp1/100;</p><p>　　temp2<=temp1%100;</p><p>　　x3<=temp2/10;</p><p>　　point1<=0;</p><p>　　poi

36、nt2<=1;</p><p>　　led3<=4'b0001;</p><p><b>　　end </b></p><p>　　else //頻率小于1000，顯示三位，不用K做單位</p><p><b>　　begin</b></p><p&

37、gt;　　x1<=shuru/100;</p><p>　　temp1<=shuru%100;</p><p>　　x2<=temp1/10;</p><p>　　temp2<=temp1%10;</p><p>　　x3<=temp2;</p><p>　　point1<=1;&l

38、t;/p><p>　　point2<=1;</p><p>　　led3<=4'b0001;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　else if (liangcheng==2'b0

39、1) //量程2</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　x1<=shuru/10000; //分出3位顯示，并顯示小數(shù)點2</p><p>　　temp1<=shuru%10000;</p><p>　　x2<=temp1/1000;</p>

40、<p>　　temp2<=temp1%1000;</p><p>　　x3<=temp2/100;</p><p>　　point1<=1;</p><p>　　point2<=0;</p><p>　　led3<=4'b0010;</p><p><b>　

41、　end</b></p><p>　　else if (liangcheng==2'b10) //量程3</p><p>　　begin //分出3位顯示，并不顯示小數(shù)點</p><p>　　x1<=shuru/100000;</p><p>　　temp1<=s

42、huru%100000;</p><p>　　x2<=temp1/10000;</p><p>　　temp2<=temp1%10000;</p><p>　　x3<=temp2/1000;</p><p>　　point1<=1;</p><p>　　point2<=1;</p&g

43、t;<p>　　led3<=4'b0011;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　else if (liangcheng==2'b11) //量程4</p><p>　　begin //超過量程，顯示FFF;</p>&

44、lt;p>　　led3<=4'b0100;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　endmodule</b></p><p>　　量程00，測得待測信號頻率1200HZ，X1顯示1

45、，X2顯示2，X3顯示0；point1低電平，point2高電平。</p><p><b>　　5.譯碼模塊：</b></p><p>　　module decode(x,liangcheng,clk,led);</p><p>　　input clk;</p><p>　　input [1:0] liangcheng;

46、</p><p>　　input [4:0] x;</p><p>　　output led;</p><p>　　reg [3:0] led;</p><p>　　always @(clk)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if (l

47、iangcheng==2'b00 || liangcheng ==2'b01 || liangcheng == 2'b10)</p><p><b>　　begin</b></p><p><b>　　case (x)</b></p><p>　　4'b1001: led=4'b10

48、01;</p><p>　　4'b1000: led=4'b1000;</p><p>　　4'b0111: led=4'b0111;</p><p>　　4'b0110: led=4'b0110;</p><p>　　4'b0101: led=4'b0101; //根據(jù)傳遞

49、來的數(shù)據(jù)，決定是直接顯示數(shù)據(jù)</p><p>　　4'b0100: led=4'b0100; //還是顯示FFF; </p><p>　　4'b0011: led=4'b0011;</p><p>　　4'b0010: led=4'b0010;</p><p>　　4

50、9;b0001: led=4'b0001;</p><p>　　4'b0000: led=4'b0000;</p><p>　　default:led=4'b0000;</p><p><b>　　endcase</b></p><p><b>　　end</b>&l

51、t;/p><p>　　else if (liangcheng==2'b11)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　led<=4'b1111;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　e

52、nd</b></p><p><b>　　endmodule</b></p><p><b>　　6.選頻模塊程序：</b></p><p>　　module xuanpin(a,b,c,d,e,f,g,h,p,q,r,HZout);</p><p>　　input a,b,c,d,e,

53、f,g,h,p,q,r;</p><p>　　output HZout;</p><p>　　reg HZout;</p><p>　　always @(a or b or c or d or e or f or g or h)</p><p><b>　　begin </b></p><p>

54、　　case ({p,q,r})</p><p>　　3'b000: HZout<=a;</p><p>　　3'b001: HZout<=b; //根據(jù)撥碼開關(guān)p,q,r決定選擇哪一個頻率。</p><p>　　3'b010: HZout<=c; </p><p>　　3'b01

55、1: HZout<=d;</p><p>　　3'b100: HZout<=e;</p><p>　　3'b101: HZout<=f;</p><p>　　3'b110: HZout<=g;</p><p>　　3'b111: HZout<=h;</p><p

56、>　　default:HZout<=a;</p><p><b>　　endcase</b></p><p><b>　　end </b></p><p><b>　　endmodule</b></p><p>　　p，q，r高低電平組合決定HZout選擇的頻率源（

57、a,b,c,d,e,f,g,h）</p><p>　　四、調(diào)試過程分析、遇到的問題及解決方法：</p><p>　　對于技術(shù)模塊的總數(shù)據(jù)的傳輸控制，之前由于控制條件沒有寫好，傳輸時總是把數(shù)據(jù)清零了，然后傳輸，這樣傳輸來的數(shù)據(jù)總是0，得不到我們想要的結(jié)果，經(jīng)過思考，改變了控制條件（counter！=0）然后傳遞值，counter清零，這樣得到我們想要的計數(shù)值。 而且一旦待測信號頻率改變，能及

58、時更新結(jié)果。</p><p>　　剛開始以為需要一個譯碼器，來用7段數(shù)碼管顯示數(shù)字，于是寫了一個譯碼器，后來發(fā)現(xiàn)不用譯碼，能直接顯示2進制數(shù)字，于是把譯碼模塊改為傳遞值的模塊，省去了做大的改動的麻煩。</p><p><b>　　五、設(shè)計總結(jié)：</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)Quartus II軟件，重新

59、學(xué)習(xí)了我們忘記的Verilog HDL語言，使我們對EDA的知識重新鞏固了。也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。實驗過程中，也對團隊精神的進行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。果然是團結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結(jié)果。此次設(shè)計也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢，只要認(rèn)真鉆研，動腦

60、思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐</p><p><b>　　六、參考資料</b></p><p>　　書名 出版社 作者名</p><p>　　EDA課程設(shè)計教程與應(yīng)用 人民郵電出版社 王金明</p>

61、;<p>　　EDA數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計教程 北京航空航天大學(xué)出版社 安金立</p><p>　　EDA程序設(shè)計與應(yīng)用 人民郵電出版社 陳佳 </p><p>　　Verilog HDL設(shè)計實踐與指導(dǎo) 機械工業(yè)出版社 劉秋云 王維 </p><p>　　Verilog

62、HDL實驗與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 北京航空航天大學(xué)出版社 常小明 </p><p><b>　　附件1 原理電路圖</b></p><p><b>　　附件2 管腳分配圖</b></p><p><b>　　附件3 頻率列表</b></p><p>　　0 500HZ

63、 第一位顯示量程 1</p><p>　　1 2.5K 第一位顯示量程 1</p><p>　　2 5K 第一位顯示量程 1</p><p>　　3 25K 第一位顯示量程

64、 2</p><p>　　4 50K 第一位顯示量程 2</p><p>　　5 250K 第一位顯示量程 3</p><p>　　6 500K 第一位顯示量程 3</p><p>