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1、实验位十进制数字频率计设计第1页，共10页，编辑于2022年，星期五1.21.2 2 2位十进制数字频率计设计位十进制数字频率计设计1.2.1设计总框图计数输出测频时序控制电路计数器电路显示电路基准时钟待测时钟计数控制显示控制数码显示注注意意：这这里里仅仅设设计计二二位位十十进进制制数数字字频频率率计计，有有兴兴趣趣的的同同学学在在学学习习时时考考虑虑一一下下任任意意位位数数的的频频率率计计的的设设计计，根根据据以以上上总总框框图图电电路路模模块块其其实实是是很很容容易易扩展的。扩展的。返回目录第2页，共10页，编辑于2022年，星期五1.221.22设计分析与实现设计分析与实现(1)计计数数
2、器器模模块块：设设计计有有时时钟钟使使能能的的两两位位十十进进制制计计数数器器：en:计计数数使使能能；clk:待待测测频频率率；clr:清清零零；cout:进位输出；进位输出；q3.0:BCD码个位数输出；码个位数输出；q7.4:BCD码十位数输出；码十位数输出；频频率率计计的的核核心心元元件件之之一一是是含含有有时时钟钟使使能能及及进进位位扩扩展展输输出出的的十十进进制制计数器，这里用一个双十进制计数计数器，这里用一个双十进制计数74390和其它一些辅助元件来完成。和其它一些辅助元件来完成。第3页，共10页，编辑于2022年，星期五小知识：小知识：小知识：A、74390是从宏功能元件库是从
3、宏功能元件库mf调出，了解其详细功能有两个方法：调出，了解其详细功能有两个方法：方法一：双击调出的方法一：双击调出的74390元件，可以分析原理图得知。元件，可以分析原理图得知。方方法法二二：如如下下图图所所示示操操作作，弹弹出出“old-style Macrofunctions”帮帮助助对对话话框框，选选择择Counters选项，找到选项，找到74390即可查阅到详细功能及逻辑真值表。即可查阅到详细功能及逻辑真值表。通过帮助菜单可以查阅元件库元件的功能。第4页，共10页，编辑于2022年，星期五小知识：小知识：小知识：B、总线定义方法如右图所示：q3.0等 效 于q3,q2,q1,q0。C、
4、标有相同标号的线段可视作连接线段。第5页，共10页，编辑于2022年，星期五波形图第6页，共10页，编辑于2022年，星期五1.221.22设计分析与实现设计分析与实现(2)显示模块：设计有锁存功能的两位显示模块：设计有锁存功能的两位BCD码译码器：码译码器：lock:锁存时钟，锁存时钟，clk:显示时钟显示时钟锁存器BCD码译码位选7段码输出数码管片选第7页，共10页，编辑于2022年，星期五第8页，共10页，编辑于2022年，星期五1.231.23设计误差分析设计误差分析 由由于于计计数数结结果果不不对对，我我们们可可以以初初步步估估计计一一下下为为计计数数出出了了问问题题，认认真真的的分
5、分析析一一下下计计数数器器模模块块的的输输入入时时钟钟。如如上上图图所所示示，由由于于en有有延延迟迟，导导致致在在相相与与后后多多出出一一个个下下降降沿沿（由由于于74390为为下下降降沿沿触触发发计计数数，所所以以我我们们主主要要分分析析下下降降沿沿数数目目），我我们们是是以以8Hz的的频频率率量量作作为为基基准准频频率率来来产产生生en，当当然然测测量量8Hz的的频频率率是是准准确确的的，实实际际上上相相当当于于en没没有有延延迟迟，测测量量当当然然没没有有误误差差，而而其其它它频频率率量量显显然然会会产产生生误误差差，而而这这个个误误差差都都是是由由于于en的的延延迟迟产产生生的的，我
6、我们们若若要要在在硬硬件件上上去去掉掉误误差差是是相相当当困困难难的的，因因为为en延延迟迟不不可可控控制制，所所以以我我们们必必须须在在多多出出一一个个下下降降沿沿之之前前锁锁存存计计数数数数据据。把把时时序序产产生生电电路路模模块块的的en取取反反作作为为锁锁存存信信号号load，这这样样刚刚好好把把多多余余的的一一个个下下降降沿沿去去掉掉。但但是是又又出出现现了了另另外外一一个个问问题题，即即测测量量8Hz时时出出现现了了问问题题，原原来来测测量量8Hz时时是是正正确确的的，现现在在由由于于提提前前锁锁存存导导制制测测量量偏偏小小，我我们们把把待待测测频频率率取取反反（如如上上图图所所示
7、示的的CLK取取反反分分析析可可知知刚刚好好正正确确，另另外外一一个个解解决决方方法法不不用用8Hz作作为为基基准准频频率率，用用1Hz作作基基准准频频率率即即不不存存在在这这样样的的问问题题了了），经经实实验验是是正正确确的的，到到现现在在找找到到了了误误差差原原因因和和解解决决了了误误差。差。从从上上面面分分析析可可知知，若若不不考考虑虑到到实实际际情情况况，一一不不小小心心就就出出现现错错误误，因因此此除除了了会会设设计计出出程程序序出出来来，还还会会分分析析出出错错原原因因并并修修正。关于多位频率计的设计可参考正。关于多位频率计的设计可参考EDA-E的实验指导书实验二十七。的实验指导书实验二十七。我我们们设设计计完完频频率率计计后后要要进进行行验验证证，通通过过实实验验验验证证后后发发现现所所测测频频率率量量除除了了8Hz外外都都存存在在1Hz的的误误差差，那那么么实实际误差在那儿产生的呢？际误差在那儿产生的呢？第9页，共10页，编辑于2022年，星期五1.3 思考题请把右图完成并自己设计波形图请把右图完成并自己设计波形图第10页，共10页，编辑于2022年，星期五