1、 设计一个能测量并显示信号频率的频率计。 2、 用数码管显示测量的频率。3 测频范围:1Hz-100MHz,误差《 0.01% 。4. 输入信号类型:方波。5. 输入信号幅度LVTTL电平。 6. 采用等精度法在Quartus平台下完成测频电路的设计仿真和测试。8. 测量并显示信号的占空比,误差《1%。9.测量两路同频率方波输入信号的时间间隔,误差《1%。
10. 方波输入信号的频率为1HZ~10MHZ 。
(开发板功能特点提供了5V、3.3V板上电源,50 MHz的有源晶振满足基本设计要求,208管脚封装, I/O资源丰富,芯片型号为Cyclone EP2C8Q208C8N,支持JTAG加载模式,8个7段数码管,8个用户LED灯,4×4键盘矩阵,8个开关量输入端口,蜂鸣器,独立矩形波发生器。)
【以下回答由 GPT 生成】
首先,我会使用Verilog HDL来设计这些模块,并在Quartus平台上进行电路设计、仿真和测试。以下是每个模块的解决方案:
频率计模块可以利用计数器原理来实现。以下是实现频率计模块的Verilog代码示例:
module FrequencyCounter (
input wire clk, // 输入时钟信号
input wire reset, // 复位信号
input wire cnt_enable, // 计数使能信号
output wire [31:0] count // 输出频率计数值
);
reg [31:0] count_reg; // 频率计数寄存器
always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
count_reg <= 32'd0;
end else if (cnt_enable) begin
count_reg <= count_reg + 1;
end
end
assign count = count_reg;
endmodule
为了使用数码管显示所测量的频率,我们需要在频率计模块的基础上添加数码管驱动器模块。以下是数码管驱动器模块的Verilog代码示例:
module SevenSegmentDisplay (
input wire [31:0] frequency, // 输入频率值
output wire [6:0] segment_output // 数码管段选输出
);
// 数码管段选值
wire [3:0] segment_value;
// 此处省略编码逻辑,根据输入的频率值生成各数码管段选值的逻辑电路
assign segment_output = segment_value;
endmodule
为了测量并显示信号的占空比,我们可以设计一个占空比计算器模块,并将其与上述频率计模块和数码管显示模块结合起来。以下是占空比计算器模块的Verilog代码示例:
module DutyCycleCalculator (
input wire clk, // 输入时钟信号
input wire reset, // 复位信号
input wire signal_in, // 输入信号
output wire [31:0] frequency, // 输出频率计数值
output wire [31:0] high_duration, // 输出高电平持续时间计数值
output wire [31:0] low_duration // 输出低电平持续时间计数值
);
// 频率计数模块实例化
FrequencyCounter counter (
.clk(clk),
.reset(reset),
.cnt_enable(1'b1),
.count(frequency)
);
reg [31:0] high_duration_reg; // 高电平持续时间计数寄存器
reg [31:0] low_duration_reg; // 低电平持续时间计数寄存器
reg last_signal_in; // 上一次的信号输入值,用于判断信号的上升沿和下降沿
always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
high_duration_reg <= 32'd0;
low_duration_reg <= 32'd0;
last_signal_in <= 1'b0;
end else begin
if (signal_in && !last_signal_in) begin
// 上升沿
high_duration_reg <= 32'd0;
end else if (!signal_in && last_signal_in) begin
// 下降沿
low_duration_reg <= 32'd0;
end
if (signal_in) begin
high_duration_reg <= high_duration_reg + 1;
end else begin
low_duration_reg <= low_duration_reg + 1;
end
last_signal_in <= signal_in;
end
end
assign high_duration = high_duration_reg;
assign low_duration = low_duration_reg;
endmodule
为了测量两路同频率方波输入信号的时间间隔,我们可以设计一个时间间隔计算器模块,并将其与频率计模块和数码管显示模块结合起来。以下是时间间隔计算器模块的Verilog代码示例:
module TimeIntervalCalculator (
input wire clk, // 输入时钟信号
input wire reset, // 复位信号
input wire signal_in_A, // 输入信号A
input wire signal_in_B, // 输入信号B
output wire [31:0] interval_duration // 输出时间间隔计数值
);
// 频率计数模块实例化
FrequencyCounter counter (
.clk(clk),
.reset(reset),
.cnt_enable(1'b1),
.count(interval_duration)
);
reg last_signal_in_A; // 上一次信号A输入值,用于判断信号A的上升沿和下降沿
reg last_signal_in_B; // 上一次信号B输入值,用于判断信号B的上升沿和下降沿
reg [31:0] interval_duration_reg; // 时间间隔计数寄存器
reg [31:0] last_counter_value; // 上一次频率计数器的计数值
always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
interval_duration_reg <= 32'd0;
last_signal_in_A <= 1'b0;
last_signal_in_B <= 1'b0;
end else begin
if (signal_in_A && !last_signal_in_A && signal_in_B && !last_signal_in_B) begin
// 两个输入信号同时上升沿
interval_duration_reg <= counter;
end else if (signal_in_A && !last_signal_in_A) begin
// 信号A上升沿,保存此时的频率计数值
last_counter_value <= counter;
end else if (signal_in_B && !last_signal_in_B) begin
// 信号B上升沿,计算时间间隔
interval_duration_reg <= counter - last_counter_value;
end
last_signal_in_A <= signal_in_A;
last_signal_in_B <= signal_in_B;
end
end
assign interval_duration = interval_duration_reg;
endmodule
上述代码需要使用到以下Quartus平台提供的资源:
通过以上的Verilog代码示例,我们可以在Quartus平台上完成对输入方波的频率、占空比和时间间隔的计算和显示。请注意,以上示例代码仅为演示目的,可能需要根据具体的硬件和需求进行适当的修改和调整。
希望以上解决方案能够帮助到您!如果您对任何内容有疑问或需要进一步的帮助,请随时告诉我。