采用EDA技術(shù)的數字頻率計系統原理分析

　　EDA技術(shù)是以大規?？删幊踢壿嬈骷樵O計載體，以硬件語(yǔ)言為系統邏輯描述的主要方式，以計算機、大規?？删幊踢壿嬈骷拈_(kāi)發(fā)軟件及實(shí)驗開(kāi)發(fā)系統為設計工具，通過(guò)有關(guān)的開(kāi)發(fā)軟件，自動(dòng)完成用軟件設計的電子系統到硬件系統的設計，最終形成集成電子系統或專(zhuān)用集成芯片的一門(mén)新技術(shù)。其設計的靈活性使得 EDA技術(shù)得以快速發(fā)展和廣泛應用。本文以Max+PlusⅡ軟件為設計平臺，采用VHDL語(yǔ)言實(shí)現數字頻率計的整體設計。

　　工作原理

　　眾所周知，頻率信號易于傳輸，抗干擾性強，可以獲得較好的測量精度。因此，頻率檢測是電子測量領(lǐng)域最基本的測量之一。頻率計的基本原理是用一個(gè)頻率穩定度高的頻率源作為基準時(shí)鐘，對比測量其他信號的頻率。通常情況下計算每秒內待測信號的脈沖個(gè)數，即閘門(mén)時(shí)間為1 s。閘門(mén)時(shí)間可以根據需要取值，大于或小于1 s都可以。閘門(mén)時(shí)間越長(cháng)，得到的頻率值就越準確，但閘門(mén)時(shí)間越長(cháng)，則每測一次頻率的間隔就越長(cháng)。閘門(mén)時(shí)間越短，測得的頻率值刷新就越快，但測得的頻率精度就受影響。一般取1 s作為閘門(mén)時(shí)間。

　　數字頻率計的關(guān)鍵組成部分包括測頻控制信號發(fā)生器、計數器、鎖存器、譯碼驅動(dòng)電路和顯示電路，其原理框圖如圖1所示。

　　測頻控制信號發(fā)生器

　　測頻控制信號發(fā)生器產(chǎn)生測量頻率的控制時(shí)序，是設計頻率計的關(guān)鍵。這里控制信號CLK取為1 Hz，2分頻后就是一個(gè)脈寬為1 s的時(shí)鐘信號FZXH，用來(lái)作為計數閘門(mén)信號。當FZXH為高電平時(shí)開(kāi)始計數;在FZXH的下降沿，產(chǎn)生一個(gè)鎖存信號SCXH，鎖存數據后，還要在下次 FZXH上升沿到來(lái)之前產(chǎn)生清零信號CLEAR，為下次計數做準備，CLEAR信號是上升沿有效。

　　計數器

　　計數器以待測信號FZXH作為時(shí)鐘，在清零信號CLEAR到來(lái)時(shí)，異步清零;FZXH為高電平時(shí)開(kāi)始計數。本文設計的計數器計數最大值是99 999 999。

　　鎖存器

　　當鎖存信號SCXH上升沿到來(lái)時(shí)，將計數器的計數值鎖存，這樣可由外部的七段譯碼器譯碼并在數碼管上顯示。設置鎖存器的好處是顯示的數據穩定，不會(huì )由于周期性的清零信號而不斷閃爍。鎖存器的位數應跟計數器完全一樣，均是32位。

　　譯碼驅動(dòng)電路

　　本文數碼管采用動(dòng)態(tài)顯示方式，每一個(gè)時(shí)刻只能有一個(gè)數碼管點(diǎn)亮。數碼管的位選信號電路是74LS138芯片，其8個(gè)輸出分別接到8個(gè)數碼管的位選;3個(gè)輸入分別接到EPF10K10LC84-4(＄40.8200)的I／O引腳。

　　數碼管顯示

　　本文采用8個(gè)共陰極數碼管來(lái)顯示待測頻率的數值，其顯示范圍從O～99 999 999。