基于CPLD的频率计.docx

四川理工学院 小组成员：梁天德、傅青云、杨文科 指导老师：徐金龙设计一个4位十进制数字显示的数字式频率计，用来测量输入信号的频率基本要求如 下：(1) 4位十进制数字显示的数字式频率计，其频率测量范围为1Hz〜9999kHz；(2) 有1〜9999Hz和10〜9999kHz两个量程，并用LED指示；(2) 频率计能根据测试信号的频率进行量程能够自动转换3) 采用记忆显示方式，即在计数过程中不显示测试数据，待计数过程结束后显示测 试结果，并将此结果保持到下一次计数结束，显示时间不小于1S；当输入的信号大于9999kHz 时，输出显示全H方案：频率的定义：信号在1秒内的变化次数对信号进行放大、整形，以方波的形式作为CPLD计数的输入需要产生1秒的阀门计数信号，控制CPLD的计数时间，可由8MHz时钟信号分频 得到使用量程l(l~9999Hz)时,直接对方波信号进行计数，1秒内计数的到的值就是信号的 频率，并在四位数码管上显示使用量程2 (10~9999kHz)时，需要对信号进行lk分频，在1秒内对分频后的信号 进行计数，计数的值就是当前信号的频率除以lk,并用四位数码管显示，注意当前量程单位 是kHz,用LED指示。

量程自动切换：系统启动默认为量程1,在以后运行中，可以通过当前的计数值、量 程、溢出标识来判断下一次应选择的计数的分频比、量程状态指示、绝对溢出显示，可通过 组合逻辑来实现硬件电路信号放大整形8MHz系统时钟产生I/OVC20o直 -z---_<1BV•u[：d33I/OI/OI/OONDVCCINTI/OI/OI/OGNDI/OI/OI/OI/OI/OVCCIOOI OI OI OI axo oi oi niocn»)p o o Z o ==n =o£IO IO(TMS) IOIOVCCIOIO vcao IO(TDI)I©IOIO IOGND IOIOOHH2UO>ONDOH0/10/1ISP下载平 T ISP下载系统电源D >='5vccioioio io IO(TCK)IOIO GNDIOIOIOIOIO」一二「2 4 6 $1013 5-79vcc软件部分（max+plus2环境）整体框架：信号输入，时钟输入，计数、量程控制核心，量程输出，4位数码管动态输 岀核心。

下面解剖计数、量程控制核心系统时钟分配：产生1Hz的计数输出锁存信号、计数器清零信号，数码管动态显示的1kHz 时钟信号8MHzFD8> SYS_CLK EZZD : CI_K_ 1 N CUK_OUT631MHzTESTCTLCLK CL.R_L.RTCH_CLKFRE QX CI_R_SPAH_CUK1HZ窄 CLK_ I N CI_K_OUT卜4 KHz28.2.7.被测信号输入：根据量程选择是否进行1K分频L' • •FD1000cnw ri w i YQuTI |jo I ? VCC1 CLK_ 1 N CI_K_OUTI «2 16频率计计数核心：由4个BCD计数器74160和4个锁存器构成，注意虽然计数 器清零信号和锁存器锁存信号都是1Hz,但是清零信号要比锁存信号晚一个时钟 周期（l/8MHz）o00口匕3厂 00厂3UATCHfl_OUTX[0. . 3]LRTCH4_0UT2[O. . 3]SGN.CLK LRTCH4_OUT3[O. . 3JSYSXHZ.CLK LftTCH SPAN_DISPLAY1n~S' SPAN_DiSPLAY274157CURoverspanOVERSPRNU_CUKSPRN_CONTROL_OUTC_CLKoverspan L10・ VCC1 iURTCH_CL-KSPAN AUTOVCC1SELA1B1A2Y1B2Y2A3Y3L1[2]01 [01 aim 01 [2]L1[1]VCC1Ove面一VCC面邑罐量程自动切换控制：SPAN_STATE为当前量程状态输入，CLR为量程状态清零 输入，L_CLK为向小量程切换标志输入（由计数锁存器的输出决定），C.CLK 为向大量程切换标志输入（由计数器溢出标志决定），LATCH_CLK为量程控制 输出锁存信号输入（同样比计数器锁存信号晚一个系统时钟周期）， SPAN_CONTROL_OUT为量程控制输出，OVERSPAN为超大量程标志输出。

超大量程输出：当输入的信号大于9999kHz时，数据选择器不再选择计数器锁存输出的数 据，而是选择H的BCD码亠——I > Q1[0..3J二詰 r~~Q2[o..3]凹匚壬三S 03[0..3]七：一…尸_卡 卫血3】接下来解剖显示控制部分采用4位共阴数码管动态显示,CNT2为4进制计数器，对lKHz时钟信号计数,, YM2为2-4译码器，输出控制4个输出管阴极，SEL41为16选4数据选择器， 在不同的时刻选择不同的4位BCD码数据，SM7为BCD-共阴数码管译码器， 将BCD码译为数码管可识别的码数据CLK-1KHZ r1-—> …”耀 丫A[3..O]Bp.O]Ci3-：O] □13.0]YM2SEL.-41n[3. . 03B r 3 . .01 Q [ 3 . . 0]护二p[3 6]-r > k[6..0]结束语：测频率有直接测频法、测周期法、等精度法，本设计用直接测频法!。