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2024-05-22 06:56

數(shù)控分頻器的設計實驗

數(shù)控分頻器的設計
一、 實驗目的
1、 學習數(shù)控分頻器的設計、分析和測試方法。
2、 了解和掌握分頻電路實現(xiàn)的方法。
3、 掌握EDA技術的層次化設計方法。
二、 實驗原理
數(shù)控分頻器的功能就是當輸入端給定不同的輸入數(shù)據(jù)時,將對輸入的時鐘信號有不同的分頻比,數(shù)控分頻器就是用計數(shù)值可并行預置的加法計數(shù)器來設計完成的,方法是將計數(shù)溢出位與預置數(shù)加載輸入信號相接得到。
三、 實驗內容
本實驗要求完成的任務是在時鐘信號的作用下,通過輸入八位的撥動開關輸入不同的數(shù)據(jù),改變分頻比,使輸出端口輸出不同頻率的時鐘信號,過到數(shù)控分頻的效果。在實驗中時,數(shù)字時鐘選擇1KHZ作為輸入的時鐘信號(頻率過高觀察不到LED的閃爍快慢),用八個撥動開關做為數(shù)據(jù)的輸入,當八個撥動開關置為一個二進制數(shù)時,在輸出端口輸出對應頻率的時鐘信號,用戶可以用示波器來觀察信號輸出模塊觀察頻率的變化。也可以使輸出端口接LED燈來觀察頻率的變化。在此實驗中我們把輸入接入LED燈模塊。
四、 實驗步驟
1、 打開QUARTUSII軟件,新建一個工程。
2、 建完工程之后,再新建一個VHDL File,打開VHDL編輯器對話框。
3、 按照實驗原理和自己的想法,在VHDL編輯窗口編寫VHDL程序,用戶可參照光盤中提供的示例程序。
4、 編寫完VHDL程序后,保存起來。方法同實驗一。
5、 對自己編寫的VHDL程序進行編譯并仿真,對程序的錯誤進行修改。
6、 編譯仿真無誤后,根據(jù)用戶自己的要求進行管腳分配。分配完成后,再進行全編譯一次,以使管腳分配生效。
7、 根據(jù)實驗內容用實驗導線將上面管腳分配的FPGA管腳與對應的模塊連接起來。
如果是調用的本書提供的VHDL代碼,則實驗連線如下:
INCLK:FPGA時鐘信號,接數(shù)字時鐘CLOCK3,并將這組時鐘設為1464HZ。
DATA[7..0]:分頻數(shù)據(jù)輸入信號,分別接撥動開關的K8-K1。
FOUT:分頻輸出信號,接一個LED燈D1。
8、 用下載電纜通過JTAG口將對應的sof文件加載到FPGA中。觀察實驗結果是否與自己的編程思想一致。
五、 實驗現(xiàn)象與結果
以設計的參考示例為例,當設計文件加載到目標器件后,確認信號連接線已正確連接,撥動八位撥動開關,使其為一個數(shù)值,則輸入的時鐘信號使LED燈開始閃爍,改變撥動開關,LED的閃爍快慢會按一定的規(guī)則發(fā)生改變。用示波器觀測FPGA輸入輸出模塊可以看到波形會隨十二位撥動開關的改變而變化。
六、 實驗報告
1、 輸入不同的DATA值繪出仿真波形,并作說明。
2、在這個程序的基礎上擴展成16位的分頻器,寫出VHDL代碼。
3、 將實驗原理、設計過程、編譯仿真波形和分析結果、硬件測試結果記錄下來。