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基于VHDL语言的数字频率计的设计的具体方案

发布时间:2024-06-30 08:58:22   来源:188平台官网
产品描述

  的器件增加,使设计更为复杂,可靠性变差,延迟增加,测量误差变大。利用EDA技术对系统功能进行描述,运用上实现,从而让总系统非常精简,让其具有灵活的现场更改性,在不改变硬件电路的基础上,进一步改善提高系统的性能,使数字频率计具有高速,精确度高,可靠性强,抗干扰等优点,为数字系统进一步的集成创造了条件。

  频率测量方法中,常用的有直接测频法、倍频法和等精度测频法。中直接测频法是依据频率的含义把被测频率信号加到闸门的输入端,只有在闸门开通时间T(以ls计)内,被测(计数)的脉冲送到十进制计数器进行计数。直接测频法比其他两个方案更简单方便可行,直接测频法虽然在低频段测量时误差较大,但在低频段我们大家可以采用直接测周法加测量,这样就可以提高测量精度了。直接周期测量法是用被测周期信号直接控制计数门控电路,使主门开放时间等于Tx,时标为Ts的脉冲在主门开放时间进入计数器。设在Tx期间计数值为N,可以根据Tx=N×Ts来算得被测信号周期。因此本文采用低频测周,高频测频的方法来提高精度,减小误差。

  该系统设计的控制器是由状态机实现,通过在不同测量档位,选择合理的时基信号频率降低误差,确定各状态转移条件和状态名,采用低频档位测周,高频档位测频的方法。20MHz晶振送入分频器,分出各档时基信号和其它模块所需的触发信号,分频器将各档时基信号传给状态机,同时待测信号进入状态机,状念机进行状态转换,将量程溢出信号和状态显示信号表征在发光二极管上。如图表1所示。

  首先对系统复位,如果此时状态机的初始状态为Fl00k,若超量程信号送入状态机,则状态转换到FlM,如果仍有超量程信号则状态转换到F10M,如果仍有超量程信号则状态转换到F100M,如果还有超量程信号则状态转换到Overflow H产生高溢出信号;若欠量程信号送人状态机,则状态转换到P1ms,如果有超量程信号则状态转换到P10ms,如果仍有超量程信号则状态转换到P100ms,如果仍有超量程信号则状态转换到P 1 s,如果还有超量程则状态转换到OverflowL产生低溢出信号。如图1所示。

  在“待计数信号”的两个时钟周期内完成计数与控制信号(Over与Low)的传输,在量程合适的情况下,还将计数值输出。这两个时钟周期内,第1个时钟周期完成计数,第2个时钟周期完成控制信号的传输与计数值输出。这样做的好处是稳定,将计数与控制信号传输分开进行。避免了一些可能遇到的“时钟跳变”.但这种做法的缺点也很明显,那就是在测周期模式下,假如待测信号是1Hz的,那么系统可能需要2s(两个时钟周期)才能显示正确的数值。

  由于1kHz~10kHz的信号无论用测频法还是测周期法都是不可行的,能够使用预分频的方法,将1kHz~10kHz的信号十分频,然后用测周期法测出周期,再计算出频率。

  据状态转换图,这里将状态机的程序分成两个进程,进程1完成状态转移过程,进程2控制各状态下的输出值如下图2所示,timecounter=clocktested为50KHz.

  为了方便观察,将数值改小,计数值大于100且小于或等于1000时输出!将clock1设为50K,clock2计数时钟设为5M,得出仿线符合计数要求。

  uartusII平台做了仿真和硬件测试,基本达到了设计的要求。从而证实了本方案的具备比较好可靠性,灵活性以及实用性

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