数控分频器的设计
基于VHDL数控分频器设计
目录一、设计任务与要求 (3)二、总体框图 (3)三、选择器件 (4)四、功能 (5)1、数控分频器 (5)2、BCD译码器 (6)3、扫描器 (11)4、3-8译码器 (13)5、7段数码管显示译码器 (16)五、总体设计电路图 (19)1总体（顶层）电路原理图 (19)2仿真结果 (19)3管脚分配图 (20)4.硬件连接情况 (20)六．心得体会 (20)数控分频器设计一、设计任务与要求数控分频器的功能就是当输入端给定不同输入数据时，将对输入的时钟信号有不同的分频比，以实现所需的输出频率。
基本功能：1、实现8位分频器，依据输入的8位2进制数的不同，有不同的分频比。
如输入10010000，即对输入的时钟信号进行144分频，如输入01001000，即对输入的时钟信号进行72 分频。
2、输出的波形应为占空比位50%的方波。
3、有显示功能，显示当前的分频比，即，输入的二进制数的大小。
总体框图设计思路：数控分频器用计数值可并行预置的加法器设计完成，当在输入端给定不同输入数据时将对输入的时钟信号有不同的分频比。
把输入端输入的八位二进制数直接通过BCD译码器转换为十位BCD码表示的十进制数，通过扫描器对3个数码管进行选通扫描，最后7段数码管显示译码器对选中数码管的赋值进行译码，并驱动数码管显示该数据。
模块的功能：1、数控分频器：实现8位分频器，依据输入的8位2进制数的不同，有不同的分频比。
如输入10010000，即对输入的时钟信号进行144分频。
2、BCD译码器：把输入端的8位2进制数转换成10位BCD码表示的十进制数。
3、扫描器：when “000”=>daout<=dout(3 downto 0);when “001”=>daout<=dout(7 downto 4);when “010”=>daout<=dout(3 downto 2)<="00";daout(1 downto 0)<=dout(9 downto 8);when others=>null;4、3-8译码器：当sel=0时，q=11111110;选择个位数码管亮。
数控分频器的设计概要
实验步骤
3、将设计项目设置成工程文件 将数控分频器设置为工程文件。 4、选择目标器件并编译 首先在Assign选项的下拉菜单中选择器件选择项Device， 此窗口的Device Family是器件序列栏， 应该首先在此拦中选定目标器件对应的序列名，为了选择 EPF1K30TC144－3器件，应将此栏下方标有 Show only Fastest Speed Grades的勾消去， 以便显示出所有速度级别的器件。完成器件选择后，按OK键。
实验步骤
最后启动编译器，首先选择左上角的MAX+plusII选 在其下拉菜单中选择编译器项Compiler （此编译器的功能包括网表文件提取、 设计文件排错、逻辑综合、逻辑分配、适配（结构综合） 时序仿真文件提取和编程下载文件装配等。） 点击Start，开始编译！如果发现有错，排除错误后再次编译。
EDA实验
【实验三】数控分频器的设计
实验目的
掌握MAX+plusII的文本设计流程。 通过实验掌握VHDL相关语句的正确使用 学习数控分频器的设计、分析和测试方法。
实验原理
数控分频器的功能就是当在输入端给定不同输入数据时， 将对输入的时钟 信号有不同的分频比，数控分频器就是用计数值可并行预置的 加法计数器
设计完成的，方法是将计数溢出位与立文件夹 2、输入设计项目和存盘 打开MAX+plusII， 选择菜单“File”“New…”，在出现的对话框，
在框中选中“Text Editor file”，按“OK”按钮，即选中了文本编辑方式
在出现的“Untitled － Text Editor” 文本编辑窗口中键入数控分频器的 VHDL程序。
实验步骤
输入完毕后，选择菜单“FileSave”。首先在“Directories”目录框 中选择自己已建立好的存放本文件的目录，然后在“File Name” 框中键入文件名，按“OK”按钮，即把输入的文件放在目录中了 注意，原理图输入设计方法中，存盘的原理图文件名可以是任意 的，但VHDL程序文本存盘的文件名必须与文件的实体名一致）。 另应注意，文件的后缀将决定使用的语言形式，在MAX+plusII中 ，后缀为.VHD表示VHDL文件；后缀为.TDF表示AHDL文件 ； 后缀为.V表示Verilog文件。如果后缀正确，存盘后对应该语言的 文件中的主要关键词都会改变颜色。
数控分频器的VHDL设计
实验六数控分频器的VHDL设计实验目的：学习数控分频器的设计、分析和测试方法。
实验项目分析设计:数控分频器的功能就是当在输入端给定不同输入数据时，将对输入的时钟信号有不同的分频比。
其原理是用计数值可并行预置的加法计数器设计完成的，方法是将计数溢出位与预置数加载输入信号相接即可。
实验内容1：用VHDL语言设计一个8位数控分频器。
要求：在QuartusⅡ上进行编辑、编译、综合、适配、仿真，给出其所有信号的时序仿真波形。
引脚锁定以及硬件下载测试，选择目标器件EP1C3，建议选实验电路模式No.0。
用键1、键2作为置数数据D的输入端，CLK接clock0，FOUT接至扬声器Speaker。
（时序仿真时CLK周期设5ns~10ns，D分别设33H, FEH）所编写的源程序如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY DVF ISPORT( CLK : IN STD_lOGIC;D : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);FOUT : OUT STD_LOGIC);END ENTITY DVF;ARCHITECTURE ONE OF DVF ISSIGNAL FULL: STD_LOGIC;BEGINP_REG: PROCESS(CLK)VARIABLE CNT8: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF CNT8="11111111" THENCNT8:=D;FULL<='1';ELSE CNT8:=CNT8+1;FULL<='0';END IF;END IF;END PROCESS P_REG;P_DIV: PROCESS(FULL)VARIABLE CNT2: STD_LOGIC;BEGINIF FULL'EVENT AND FULL='1' THENCNT2:= NOT CNT2;IF CNT2='1' THEN FOUT<='1';ELSE FOUT<='0';END IF;END IF;END PROCESS P_DIV;END ARCHITECTURE ONE;仿真波形如下所示：经过硬件测试后，输入与输出满足题目要求和仿真结果。
基于CPLD的数控分频器设计
基于CPLD的数控分频器设计本文档介绍了基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）的数控分频器设计。
数控分频器是一种用于生成可调节频率输出信号的电路，常用于数字信号处理、通信系统等领域。
引言数控分频器是一种重要的电子器件，用于产生可调节频率的输出信号。
传统的分频器通常采用模拟电路实现，但其频率调节范围有限，且调节不灵活。
而基于CPLD的数控分频器可以通过灵活的编程方式实现频率的精确调节，具有较大的优势。
设计方案系统框图设计方案基于CPLD芯片，可以实现输入信号的分频功能。
主要包括以下部分：1. 输入接口：用于接收输入信号，通常为时钟信号或频率信号。
2. 数据选择器：根据输入的选择信号，选择要实现的分频倍数。
3. 计数器：根据选择的分频倍数，对输入信号进行计数，生成分频后的输出信号。
4. 输出接口：将分频后的输出信号输出给外部设备或电路。
设计步骤1. 确定需要实现的分频范围和分辨率。
2. 根据分频范围和分辨率，选择合适的CPLD芯片，参考其技术手册了解其使用方法和特性。
3. 根据系统框图，设计电路连接和信号调节方式。
4. 编写CPLD的逻辑设计代码，实现输入信号的分频功能。
6. 根据实际需求进行调试和优化，确保分频器的性能和稳定性。
7. 完成设计文档和测试报告。
总结基于CPLD的数控分频器设计具有灵活性和可调节性的优势，可以满足不同应用场景的需求。
通过合理的设计和调试，可以实现稳定可靠的分频功能。
本文档介绍了设计方案和步骤，并提供了系统框图和相应的设计示例。
请注意，本文档仅为设计参考，实际设计过程中应考虑具体系统需求和CPLD芯片的特性。
EDA数控分频器设计的实验报告
实验报告
专业班级：电子092姓名：林明辉学号：200901122
实验课程：EDA技术实用教材
项目名称：
一．实验目的：1.了解并掌握QuartusⅡ使用方法
2.学Байду номын сангаас8位数码扫描器显示电路设计
3.实验箱的运用
实验原理：其中每个数码管的8个段：h、g、f、e、d、c、b、a（h是小数点）都分别连在一起，8个数码管分别由8个选通信号k1、k2、…k8来选择。被选通的数码管显示数据，其余关闭。如在某一时刻，k3为高电平，其余选通信号为低电平，这时仅k3对应的数码管显示来自段信号端的数据，而其它7个数码管呈现关闭状态。根据这种电路状况，如果希望在8个数码管显示希望的数据，就必须使得8个选通信号k1、k2、…k8分别被单独选通，并在此同时，在段信号输入口加上希望在该对应数码管上显示的数据，于是随着选通信号的扫变，就能实现扫描显示的目的。
二．实验步骤：1.先编好底层文件—数控分频器程序
2.编好8位数码扫描显示电路程序
3.把两个底层文件设置成符号文件
4.调用以上两个符号文件连成以下电路图
三．实验仪器：电脑一台
实验箱一个
四．数据记录及处理：
数控分频器设计
实验六数控分频器设计一．实验目的1．设计实现一个根据不同的输入，将时钟信号进行分频2．掌握分频计数器类型模块的Verilog描述方法；3．学习设计仿真工具的使用方法；4．学习层次化设计方法；二．实验环境1.硬件环境：MagicSOPC实验箱,P4电脑；2.软件环境：QuartusⅡ软件一套。
三．实验内容1．用Verilog 语言设计带计数允许和复位输入的数控分频器。
2．编制仿真测试文件，并进行功能仿真。
3．下载并验证分频器功能四．实验原理分频就是根据输入的数字，对一段时钟周期进行分频，通过分频可以更清楚地看到输入与输出之间的关系，从而了解程序。
当用户设置好输入变量时，输出也就随之的改变。
五．实验步骤源程序：module dvf2(clk,d,fout,pfull);input clk;input[7:0]d;output fout,pfull;reg[7:0]cnt;reg pfull;reg fout;always @(posedge clk )beginif(cnt==d)begin cnt=8'd0;pfull =1;endelsebegin cnt=cnt+1;pfull=0;endendalways@(posedge pfull)fout=~fout;Endmodule1)RTL原理图2)仿真按管脚分配图分配管脚。
安装好实验箱驱动后点击图中start开始运行（图中没有安装驱动）。
六．实验心得体会本次实验初步了解了实验箱的构造，学会了实验箱与软件的连接方法，了解了软件下载到试验箱芯片上的基本流程，通过和老师的学习，同学的交流完成了本次实验。
数控分频器设计
EDA设计课程实验报告实验题目：数控分频器设计学院名称：专业：班级：姓名：高胜学号小组成员：指导教师：一、实验目的学习数控分频器的设计、分析和测试方法。
二、设计任务及要求1、设计总体要求：在SmartSOPC试验箱上的实现数控分频器的设计。
在clk输入64kHz或更高（要确保分频后落在音频范围）的频率信号（由int_div模块分频得到）；输出FOUT接蜂鸣器BUZZ-ER,由KEY1/KEY2控制输入8位预置数，并在数码管1~2上显示（调用key_led模块）。
2、设计基本要求：（1）能将频率分频。
（2）进行正常的蜂鸣器的蜂鸣功能。
（3）由2个数码管显示预置数。
三、系统设计1、整体设计方案数控分频器的输出信号频率为输入数据的函数。
数控分频器的clk为时钟输入端，data是数据输入端，fout是数控频率输出端。
数控分频器的输出频率受数据data的控制，data越大，输出频率越高。
数控分频器就是用计数值可并行预置的加法计数器设计完成的，方法是将计数溢出位与预置数加载输入信号相接即可。
数控分频器是由数码管显示电路、按键控制电路、脉冲发生电路这3个基本电路组成。
数控分频器的系统框图（见图1）：图1 数控分频器的系统框图2、功能模块电路设计48MHz的脉冲经过分频器分成64KHz，然后输入带数控分频电路当中，按键控制分频电路中的频率变化，数码管显示预置数，蜂鸣器响起。
（1）输入输出模块框图（见图2）图2 数控分频器的输入输出模块框图（2）算法流程图（见图3）图3数控分频器的算法流程图（3）Verilog源代码按键控制电路代码：module key_led(clock,key,led,hex,bin,seg,dig,ledin,data);input clock; //系统时钟(48MHz)input[7:0] key; //按键输入(KEY1~KEY8)output[7:0] led; //LED输出(LED1~LED8)output[15:0]hex; //4位16进制数输出（在数码管1~4显示）output[3:0]bin; //4位2进制数输出（在LED1~LED4显示）output[7:0]seg; //数码管段码输出output[7:0]dig; //数码管位码输出input[3:0]ledin; //LED显示输入（在LED5~LED8显示）input[15:0]data; //数码管显示输出（在数码管5~8显示）reg[15:0]hex_r;reg[3:0]bin_r;reg[7:0]seg_r;reg[7:0]dig_r;reg[16:0]count; //时钟分频计数器reg[7:0]dout1,dout2,dout3,buff; //消抖寄存器reg[2:0]cnt3; //数码管扫描计数器reg[3:0]disp_dat; //数码管扫描显存reg div_clk; //分频时钟,用于消抖和扫描wire[7:0]key_edge; //按键消抖输出//信号输出assign hex = hex_r;assign bin = bin_r;assign seg = seg_r;assign dig = dig_r;assign led = ~{ledin,bin_r};//时钟分频部分always @(posedge clock)beginif (count < 17'd120000)begincount <= count + 1'b1;div_clk <= 1'b0;endelsecount <= 17'd0;div_clk <= 1'b1;endend//按键消抖部分always @(posedge clock)beginif(div_clk)begindout1 <= key;dout2 <= dout1;dout3 <= dout2;endend//按键边沿检测部分always @(posedge clock)beginbuff <= dout1 | dout2 | dout3;endassign key_edge = ~(dout1 | dout2 | dout3) & buff;//4位16进制数输出部分always @(posedge clock) //按键1 beginif(key_edge[0])hex_r[15:12] <= hex_r[15:12] + 1'b1;endalways @(posedge clock) //按键2 beginif(key_edge[1])hex_r[11:8] <= hex_r[11:8] + 1'b1;always @(posedge clock) //按键3 beginif(key_edge[2])hex_r[7:4] <= hex_r[7:4] + 1'b1;endalways @(posedge clock) //按键4 beginif(key_edge[3])hex_r[3:0] <= hex_r[3:0] + 1'b1;end//4位2进制数输出部分always @(posedge clock) //按键5 beginif(key_edge[4])bin_r[0] <= ~bin_r[0];endalways @(posedge clock) //按键6 beginif(key_edge[5])bin_r[1] <= ~bin_r[1];endalways @(posedge clock) //按键7 beginif(key_edge[6])bin_r[2] <= ~bin_r[2];endalways @(posedge clock) //按键8 beginif(key_edge[7])bin_r[3] <= ~bin_r[3];//数码管扫描显示部分always @(posedge clock) //定义上升沿触发进程beginif(div_clk)cnt3 <= cnt3 + 1'b1;endalways @(posedge clock)beginif(div_clk)begincase(cnt3) //选择扫描显示数据3'd0:disp_dat = hex_r[15:12]; //第一个数码管3'd1:disp_dat = hex_r[11:8]; //第二个数码管3'd2:disp_dat = hex_r[7:4]; //第三个数码管3'd3:disp_dat = hex_r[3:0]; //第四个数码管3'd4:disp_dat = data[15:12]; //第五个数码管3'd5:disp_dat = data[11:8]; //第六个数码管3'd6:disp_dat = data[7:4]; //第七个数码管3'd7:disp_dat = data[3:0]; //第八个数码管endcasecase(cnt3) //选择数码管显示位3'd0:dig_r = 8'b01111111; //选择第一个数码管显示3'd1:dig_r = 8'b10111111; //选择第二个数码管显示3'd2:dig_r = 8'b11011111; //选择第三个数码管显示3'd3:dig_r = 8'b11101111; //选择第四个数码管显示3'd4:dig_r = 8'b11110111; //选择第五个数码管显示3'd5:dig_r = 8'b11111011; //选择第六个数码管显示3'd6:dig_r = 8'b11111101; //选择第七个数码管显示3'd7:dig_r = 8'b11111110; //选择第八个数码管显示endcaseendalways @(disp_dat)begincase(disp_dat) //七段译码4'h0:seg_r = 8'hc0; //显示04'h1:seg_r = 8'hf9; //显示14'h2:seg_r = 8'ha4; //显示24'h3:seg_r = 8'hb0; //显示34'h4:seg_r = 8'h99; //显示44'h5:seg_r = 8'h92; //显示54'h6:seg_r = 8'h82; //显示64'h7:seg_r = 8'hf8; //显示74'h8:seg_r = 8'h80; //显示84'h9:seg_r = 8'h90; //显示94'ha:seg_r = 8'h88; //显示a4'hb:seg_r = 8'h83; //显示b4'hc:seg_r = 8'hc6; //显示c4'hd:seg_r = 8'ha1; //显示d4'he:seg_r = 8'h86; //显示e4'hf:seg_r = 8'h8e; //显示f endcaseendendmodule数控分频电路代码：module pulse(clk,data,fout); //数控分频器 input clk; //时钟输入 input[7:0]data; //预置分频数reg fout_r; //输出寄存器reg[7:0] cnt8; //8位计数器reg full; //溢出标志位reg cnt2;assign fout = fout_r; //分频输出always @(posedge clk)beginif(cnt8 == 8'hff)begincnt8 <= data; //当cnt8计数计满时，输入数据Data被同步预置给计数器Cnt8 full <= 1'b1; //同时使溢出标志信号full输出为高电平endelsebegincnt8 <= cnt8 + 1'b1;//否则继续作加1计数full <= 1'b0; //且输出溢出标志信号full为低电平endendalways @(posedge full)beginif(full == 1'b1)begincnt2 = ~cnt2; //如果溢出标志信号full为高电平，D触发器输出取反if(cnt2 == 1'b1)fout_r = 1'b1;elsefout_r = 1'b0;endendendmodule四、系统调试1、仿真调试（1）仿真波形图（见图4）图4 数控分频器仿真波形（2）波形分析由波形图可以知道实验成功。
实验6 数控分频器的设计
实验6 数控分频器的设计(1)实验目的:学习数控分频器的设计、分析和测试方法。
(2)实验原理:数控分频器的功能就是当在输入端给定不同输入数据时，将对输入的时钟信号有不同的分频比，数控分频器就是用数值可并行预置的加法计数器设计完成的，方法是将计数溢出位与预置数加载输入信号相接即可，详细设计程序如例6-20所示。
【例6-20】8位数控分频器LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY DVF ISPORT(CLK : IN STD_LOGIC;D : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);FOUT : OUT STD_LOGIC);END ENTITY DVF;ARCHITECTURE one OF DVF ISSIGNAL FULL : STD_LOGIC;BEGINP_REG: PROCESS(CLK)VARIABLE CNT8 : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINIF CLK'EVENT AND CLK = '1' THENIF CNT8 = "11111111" THENCNT8 := D; --当CNT8计数计满时，输入数据D被同步预置给计数器CNT8FULL <= '1'; --同时使溢出标志信号FULL输出为高电平ELSE CNT8 := CNT8 + 1; --否则继续作加1计数FULL <= '0'; --且输出溢出标志信号FULL为低电平END IF;END IF;END PROCESS P_REG ;P_DIV: PROCESS(FULL)VARIABLE CNT2 : STD_LOGIC;BEGINIF FULL'EVENT AND FULL = '1' THENCNT2 := NOT CNT2;--如果溢出标志信号FULL为高电平，D触发器输出取反IF CNT2 = '1' THEN FOUT <= '1';ELSE FOUT <= '0';END IF;END IF;END PROCESS P_DIV;END ARCHITECTURE one;(3)分析:根据图6-21的波形提示，分析例6-20中的各语句功能、设计原理及逻辑功能，详述进程P_REG和P_DIV的作用，并画出该程序的RTL电路图。
实验五 数控分频器的设计
实验五数控分频器的设计一、设计目的1、学习数控分频器的设计、分析、测试方法；2、牢固掌握用VHDL语言编写程序的方法和技巧。
二、设计要求1、编写数控分频器的VHDL源程序；2、在MAX+PLUSII上进行编译、综合、适配、引脚锁定、下载测试；3、输入不同的CLK和预置值进行仿真波形的测试；4、写出设计性实验报告。
三、设计提示1、实验原理提示：数控分频器的功能就是当在输入端给定不同输入数据时，将对输入的时钟信号有不同的分频比，可用计数值可并行预置的加法计数器设计完成，方法是将计数溢出位与预置数加载输入信号相接即可。
2、引脚锁定及下载测试提示：如果目标器件是EPF10K10，建议选实验电路模式1，键2 / 键1（PIO7-PIO0）负责输入8位预置数D；CLK由clock0输入，频率可选65536Hz或更高（确保分频后落在音频范围）；输出FOUT接扬声器（SPKER：PIN3）。
编译下载后进行硬件测试：改变键2 / 键1的输入值，可听到不同音调的声音。
四、实验报告要求根据以上的实验内容写出实验报告，包括程序设计、软件编译、仿真分析、硬件测试和详细实验过程；设计原程序，程序分析报告、仿真波形图及其项目分析。
五、实验思考和总结1、阐述程序设计中进程的作用。
2、对所完成的实验进行总结和分析。
3、写出完成时钟上升沿的语句。
4、5、程序清单：附：数控分频器的设计程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY PULSE ISPORT ( CLK : IN STD_LOGIC;D : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);FOUT : OUT STD_LOGIC );END;ARCHITECTURE one OF PULSE ISSIGNAL FULL : STD_LOGIC;BEGINP_REG: PROCESS(CLK)VARIABLE CNT8 : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINIF CLK'EVENT AND CLK = '1' THENIF CNT8 = "11111111" THENCNT8 := D; --当CNT8计数计满时，输入数据D被同步预置给计数器CNT8 FULL <= '1'; --同时使溢出标志信号FULL输出为高电平ELSE CNT8 := CNT8 + 1; --否则继续作加1计数FULL <= '0'; --且输出溢出标志信号FULL为低电平END IF;END IF;END PROCESS P_REG ;P_DIV: PROCESS(FULL)VARIABLE CNT2 : STD_LOGIC;BEGINIF FULL'EVENT AND FULL = '1'THEN CNT2 := NOT CNT2;--如果溢出标志信号FULL为高电平，D触发器输出取反IF CNT2 = '1' THEN FOUT <= '1';ELSE FOUT <= '0';END IF;END IF;END PROCESS P_DIV ; END;。
数控分频器的设计实验报告
1 引言计算机组成原理与设计是计算机通信与技术专业本科生的必修课程。
在完成理论学习和必要的实验后，本科学生掌握了它的基本原理和各种基本功能的应用，但对硬件实际应用设计和其完整的用户程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。
计算机组成原理与设计的课程设计既要让学生巩固课本学到的理论，还要让学生学习硬件电路设计和用户程序设计，同时学习查阅资料、参考资料的方法。
计算机原理与设计的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试用户程序，来加深对该课程的认识和理解，充分发挥我们的个体创新能力。
1.1 设计的目的本次设计的目的就是了解并掌握VHDL硬件描述语言的设计方法和思想，通过学习的VHDL语言知识理论联系实际，掌握所学的课程知识，学习VHDL基本单元电路的综合设计应用。
通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试用户程序，来加深对该课程的认识和理解，充分发挥我们的个体创新能力。
通过课程设计深入理解VHDL语言的精髓，达到课程设计的目标。
1.2 需求分析这次课程设计的题目是实现基于CPLD的数控分频器及其应用。
设计乐曲程序能实现演奏电路，并用原理图方法设计数字时钟，使电路具有校时校分的功能与传统的纯硬件方法相比简单有效。
此设计可以适应多家可编程逻辑器件，便于组织大规模的系统设计;便于设计的复用继承和升级更新，具有广阔的应用前景。
1.3 设计的基本内容传统数字电路设计是利用标准集成电路、电路板来实现电路功能。
可编程逻辑器件和EDA技术使设计方法发生了质的变化。
把以前“电路设计+硬件搭试+调试焊接”转化为“功能设计+软件模拟+仿真下载”。
利用EDA开发平台，采用可编程逻辑器件CPLD/FPGA使硬件的功能可通过编程来实现，这种新的基于芯片的设计方法能够使设计者有更多机会充分发挥创造性思维，实现多种复杂数字逻辑系统的功能，将原来由电路板设计完成的工作放到芯片的设计中进行，减少了连线和体积，提高了集成度，降低了干扰，大大减轻了电路设计和PCB 设计的工作量和难度，增强了设计的灵活性，有效地提高了工作效率，MUSICFLOW增加了系统的可靠性和稳定性，提高了技术指标。
基于ASIC的数控分频器设计
基于ASIC的数控分频器设计
引言
本文提出了一种基于ASIC的数控分频器设计方案。
该方案利用ASIC技术，实现高速、低功耗、高可靠性、低成本的数控分频器，能够满足现代信号处理系统的需求。
设计原理
该方案采用高速数字信号处理器作为控制器，通过外部触发信号输入控制，控制器发送控制信号来控制数字电路分频器。
数字电路分频器使用高速逻辑单元实现高速低功耗的分频操作。
系统架构
该系统的架构图如下所示：
其中，数字信号处理器采用ASIC实现，高速逻辑单元采用FPGA实现，两者之间通过高速传输接口进行通信。
ASIC设计流程
ASIC设计流程如下：
1. 设计电路原理
2. 进行电路原理仿真
3. 设计电路布局
4. 进行电路布局仿真
5. 生成masks，并进行芯片制造
6. 进行芯片测试
FPGA设计流程
FPGA设计流程如下：
1. 设计逻辑原理
2. 进行逻辑原理仿真
3. 设计逻辑布局
4. 进行逻辑布局仿真
总结
本文提出的基于ASIC的数控分频器设计方案，采用高速数字信号处理器作为控制器，通过外部触发信号输入控制，控制器发送控制信号来控制数字电路分频器。
数字电路分频器使用高速逻辑单
元实现高速低功耗的分频操作。
该设计方案具有高速、低功耗、高可靠性、低成本等优点，能够满足现代信号处理系统的需求。
分频器设计报告
数控分频器设计报告一、设计目的学习数控分频器的设计、分析和测试方法。
以quartusⅡ为开发平台，用VHDL语言和原理图结合的方法设计占空比为50%的5分频电路、6分频电路和5.5分频电路，通过功能选择键选择需要的分频比。
二、功能描述CLK输入为待分频的信号。
当S1S0输入为时，该数控分频器输出分频比为；当S1S0输入为时，该数控分频器输出分频比为；当S1S0输入为时，该数控分频器输出分频比为；三、设计原理数控分频器的功能就是当在输入端给定不同输入数据时，将对输入的时钟信号有不同的分频比。
用VHDL语言设计占空比为50%的任意奇数次、偶数次分频电路，用原理图输入法设计5.5分频电路，通过3选一数据选择器选择需要的分频电路，从而达到实验目的。
四、设计流程（1）占空比为50%的5分频电路1、新建文件夹d:\fenpin52、打开quartusⅡ创建工程fenpin53、新建vhdl文本，输入设计程序（见附1），保存为fenpin5.vhd4、启动编译，建立仿真波形图（见附2）5、将该5分频电路封装设置成可调用的元件。
附图1：附图2：（2）占空比为50%的6分频电路1、新建文件夹d:\fenpin62、打开quartusⅡ创建工程enpin63、新建vhdl文本，输入设计程序（见附3），保存为fenpin6.vhd4、启动编译，建立仿真波形图（见附4）5、将该6分频电路封装设置成可调用的元件。
附图3：附图4：（3）5.5分频电路1、用VHDL输入法设计模为6的计数器M6并设置为可调用元件(VHDL文件见附5)。
2、设计D触发器DFF，实现其clk上升沿到来时Q输出取反（附6）。
3、新建文件夹d:\fenpin3，将计数器M6和触发器DFF的vhd文件和bsf文件复制到fenpin3文件夹下，打开quartusⅡ创建工程fenpin34、设计5,5分频电路的顶层文件（附7），保存为fenpin3.bdf5、启动编译，建立仿真波形图（见附8）6、将该5.5分频电路封装设置成可调用的元件。
实验六数控分频器的设计
可编程逻辑设计——实验六报告学院：物理与信息工程学院专业：通信工程年级：2007级班级：二班学号：110700221姓名：林明明指导老师：杨秀芝实验六数控分频器的设计一、实验目的：学习数控分频器的设计和测试方法。
二、实验原理：数控分频器的功能为在不同输入信号时，对时钟信号进行不同的分频，在输出端输出不同频率的信号。
该电路可以用具有并行预置功能的加法计数器实现，方法是对应不同的输入信号，预置数（初始计数值）设定不同的值，计数器以此预置数为初始状态进行不同模值的计数，当计数器的状态全为1时，计数器输出溢出信号。
用计数器的溢出信号作为输出信号或输出信号的控制值，使输出信号的频率受控于输入的预置数。
电路输出波形图：三、实验内容：1）根据实验原理画出电路框图，并计算在不同预置数时输出信号的频率与时钟频率的比值。
2）编写实现数控分频器的VHDL程序。
要求输出信号的占空比尽量为50％。
提示：可以将计数器溢出信号输出给一个翻转触发器，溢出信号的边沿作为触发器的触发信号，触发器的输出就是分频器的输出（注意计数器初始计数值与输出频率之间的关系）。
3）用QuartusII对设计进行编译、综合、仿真，给出仿真波形和时序分析数据。
4）通过QuartusII集成环境，将设计下载到实验电路上进行硬件测试。
输入不同的clk信号和不同的输入控制信号，测试输出波形。
管脚锁定：clk clk1 43D(3) PIO23 30 SW1D(2) PIO24 35 SW2D(1) Pio25 36 SW3D(0) PIO26 37 SW4Fout PIO19 29 LED12四、思考题：如果需要进行奇数分频（如3分频），能否够保持输出波形的占空比为50％？如果不能，如何使占空比尽量接近50％；如果可以，应如何做？五、实验结果：数控分频器的原理框图：数控分频器输出频率与输入时钟的关系：答：数控分频器输出频率与输入时钟频率成正比。
对于相同的计数器初始计数值，如果时钟频率变大（或缩小）为原来的n倍，那么数控分频器输出频率也将变大（或缩小）为原来的n倍。
实验四数控分频器设计
《数字电路与VHDL设计》实验报告题目：数控分频器设计专业：计算1011学号： 2010813姓名： zuoyilun2012-2013学年第二学期一．设计目的1.学习数控分频器的设计、分析和测试方法。
二．设计内容1.利用可并行预置的加法计数器，当输入不同的数据时，对输入的时钟信号有不同的分频比，实现数控分频器。
三．程序设计原理七段解码器与七段数码管连接图，如图所示四．程序流程图开始设置输入输出端设置计数大小以用来分频溢出信号判断编译运行结束五．源程序顶层文件library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity fen_hz isport(clk:in std_logic;d:in std_logic_vector(24 downto 0);fout:out std_logic);end entity fen_hz;architecture one of fen_hz issignal full:std_logic;beginp_reg:process(clk)variable cnt8:std_logic_vector(24 downto 0);beginif clk'event and clk='1' thenif cnt8="1111111111111111111111111" thencnt8:=d; --当cnt8计数计满时，输入数据D被同步预置给计数器cnt8full<='1'; --同时使溢出标志信号FULL输出为高电平else cnt8:=cnt8+1; --否则继续作加1计数full<='0'; --且输出溢出标志信号FULL为低电平end if;end if;end process p_reg;p_div:process(full)variable cnt2:std_logic;beginif full'event and full='1' thencnt2:=not cnt2; --如果溢出标志信号FULL为高电平，D触发器输出取反if cnt2='1' then fout<='1';else fout<='0';end if;end if;end process p_div;end architecture one;六．调试过程七．遇到的问题及解决方法正如老师说的应将实验频率调低点，不然由于视觉的停留效果，我们的视觉不能捕捉到实验结果。
《EDA技术与VHDL》实训六 数控分频器的设计
姓名：课程名称:EDA技术与VHDL院（系）：电子信息与电气工程学院专业/年级：实训六数控分频器的设计一、实验目的：学习数控分频器的设计、分析和测试方法。
二、实验内容1、在QuartusⅡ上对数控分频器的程序进行编辑、编译、综合、适配、仿真。
说明例中各语句功能、设计原理及逻辑功能，详述进程P_REG和P_DIV的作用，并画出该程序的RTL电路图。
2、给出其时序仿真波形。
三、实验仪器电脑。
四、实验原理数控分频器的功能就是当在输入端给定不同输入数据时，将对输入的时钟信号有不同的分频比，数控分频器就是用计数值可并行预置的加法计数器设计完成的，方法是将计数溢出位与预置数加载输入信号相接即可五、实验内容：程序设计LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY DVF ISPORT ( CLK : IN STD_LOGIC;D : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);FOUT : OUT STD_LOGIC );END;ARCHITECTURE one OF DVF ISSIGNAL FULL : STD_LOGIC;BEGINP_REG: PROCESS(CLK)V ARIABLE CNT8 : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINIF CLK'EVENT AND CLK = '1' THENIF CNT8 = "11111111" THENCNT8 := D;FULL <= '1';ELSE CNT8 := CNT8 + 1; FULL <= '0';END IF;END IF;END PROCESS P_REG ;P_DIV: PROCESS(FULL)V ARIABLE CNT2 : STD_LOGIC;BEGINIF FULL'EVENT AND FULL = '1' THEN CNT2 := NOT CNT2;IF CNT2 = '1' THEN FOUT <= '1'; ELSE FOUT <= '0'; END IF;END IF;END PROCESS P_DIV ;END;软件编译仿真分析。
数控分频器设计实验报告
实验目的与要求实验名称:数控分频器设计实验目的:将4位计数器改成8位计数器形式,完成全部仿真测试和硬件测试内容实验原理给定计数模N,当计数到N时,对计数器发出一个清零信号,使其从头开始计数,以此循环往复如果控制的是计数器的同步清零端,则为计数器的同步清零模式.如果控制的是异步清零端,则为计数器的异步清零模式.对于给定的模M,当计数满到溢出时,或限制其计数到某一数值时,发出一个信号,控制计数器的加载预置端,使计数器加载M,如果控制的是计数器的同步加载端,则为同步加载模式,如果控制的是计数器的异步加载端,则为异步加载计数模式1、实验内容编辑和输入设计文件新建文件夹——输入源程序——文件存盘源程序A、module FDIV0(CLK,PM,D,DOUT,RST);input CLK;input RST;input[7:0]D;output PM;output [7:0] DOUT;reg[7:0]Q1;reg FULL;（*synthesis,keep*）wire LD;always @(posedge CLK or negedge RST)beginif(!RST)begin Q1<=0;FULL<=0;endelse if(LD)begin Q1<=Q1+1;FULL<=0;endendassign LD=(Q1==8'B11111111);assign PM=FULL;assign DOUT=Q1;endmoduleB、module fdiv01(CLK,PM,D,DOUT,RST);input CLK;input RST;input[7:0]D;output PM;output [7:0] DOUT;reg[7:0]Q1;reg FULL;（*synthesis,probe_port,keep*）wire LD;always @(posedge CLK or posedge LD or negedge RST )begin if(!RST)begin Q1<=0;FULL<=0;endelse if(LD)begin Q1<=D;FULL<=1;endelse begin Q1<=Q1+1;FULL<=0;endendassign LD=(Q1==8'B00000000);assign PM=FULL;assign DOUT=Q1;endmoduleC、module fdiv02(CLK,PM,D);input CLK;input [7:0] D;output PM;（*synthesis,probe_port,keep*）[7:0] Q1;reg FULL;（*synthesis,probe_port,keep*）wire RST;always @ (posedge CLK or posedge RST)beginif (RST)begin Q1<=0;FULL<=1;endelse begin Q1<=Q1+1;FULL<=0;endendassign RST = (Q1==D);assign PM=FULL;endmoduleD、module fdiv03(CLK,PM,D);input CLK;input [7:0] D;output PM;（*synthesis,probe_port,keep*）[7:0] Q1;reg FULL;（*synthesis,probe_port,keep*）wire RST;always @ (posedge CLK)beginif (RST)begin Q1<=0;FULL<=1;endelse begin Q1<=Q1+1;FULL<=0;endendassign RST = (Q1==D);assign PM=FULL;endmodule2、总结与体会创建工程打开并建立新工程管理窗口——将设计文件加入工程中——选择目标芯片——工具设置——结束设置3、全程编译前约束项目设置选择FPGA目标芯片——选择配置器件的工作方式——选择配置器件和编程方式——选择目标器件引脚端口状态——选择Verilog语言版本4、全程综合与编译Processing——Start Compilation启动全程编译5、仿真测试AB、C、D实验总结与体会通过这次实验学会了将4位计数器改成8位计数器形式,完成全部仿真测试和硬件测试内容。
实验五数控分频器的设计
IF CNT2='1' THEN FOUT<='1';
ELSE FOUT<='0';
END IF;
END IF;
END PROCESS P_DIV;
END;
课后预习
下次实验做实验指导书上的实验7（P57） 设计程序可参考EDA实验教材P196-198中的内容
表1 简谱中音名与频率的关系
2、实验内容及步骤
（参照实验教材P53 实验 3 中的内容） 设计程序可参考EDA实验教材P191-192中 的内容
实验报告要求
写出实验目的、设计要求、设计源程 序，波形仿真，并详述硬件实验过程和实验 结果。
提示：
建议选实验电路模式5，输出FOUT 接扬 声 器 （ SPKER ： PIN 3 ） ， 时 钟 CLK 接 clock0(引脚号为2)，用短路帽选65536Hz信号， 键1~键8负责输入预置数D。
P_DIV:PROCESS(FULL)—由于P_REG进程数控 分频输出的FULL是脉宽极窄的脉冲波，为便于 驱动扬声器， P_DIV进程为一个二分频计数器， 使到达扬声器的波形为对称方波。
VARIABLE CNT2:STD_LOGIC;
BEGIN
IF FULL'EVENT AND FULL='1'
LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY PULSE IS PORT(CLK:IN STD_LOGIC; D: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); FOUT:OUT STD_LOGIC); END; ARCHITECTURE ONE OF PULSE IS SIGNAL FULL:STD_LOGIC; BEGIN
5+数控分频器的设计功能仿真
psout
d1[7..0]
INPUT VCC
CLRN inst2
d2[7..0]
INPUT VCC NOT
NOT
inst3 inst4
9
练习:实现1个正计时60秒的秒表 并用实验平台验证(80分钟）
根据下图所示的波形，设计数控分频器，并对 设计中的各语句功能、设计原理及逻辑功能进 行详细的描述。
6
实验演示：
硬件验证设计数控分频器的功能。
采用模式5 1，左下脚时钟线路线至J17的CLKB0，建议使用 16384HZ 2，时钟输出用连DB0（J6）,将DB0跳线至蜂鸣器 信号（实验箱下面，键2键3中间往下处）的上端,再 连蜂鸣器输出 3，按键8复位 4，按键4，3，2，1控制分频的倍数 5，数码2，1显示分频的倍数，以16进制显示
方法。Байду номын сангаас
实验原理：数控分频器的功能就是当在输入端给
定不同输入数据时，将对输入的时钟信号有不同的 分频比，数控分频器就是用计数值可并行预置的加 法计数器设计完成的。
DVF CLK D[7..0]
INPUT VCC INPUT VCC
CLK D[7..0]
FOUT
OUTPUT
FOUT
inst
5
任务：
7
练习：
思考题：怎样利用两个数控分频器模块设计 一个电路，使其输出方波的正负脉宽的宽度分 别由两个8位输入数据控制。
VCC
clk
INPUT VCC
lcnt8 clk ld d[7..0] inst cao
lcnt8 clk ld d[7..0] inst1 cao
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实验四数控分频器的设计
一、实验目的：
1.学习数控分频器的设计、分析和测试方法，锻炼分析Verilog(VHDL)语言的能力。
二、原理说明：
数控分频器的功能就是当在输入端给定不同输入数据时，将对输入的时钟信号有不同的分频比，对原时钟进行占空比为50%的分频。
在实验板选择50M 时钟，对其进行2~15分频，分频系数以拨码键盘控制，并用数码管进行显示(十六进制形式)。
三、实验内容：
1、根据由顶向下的设计原则，进行顶层建模。
分频系数分为奇数分频和偶数分频，因些包括Evn_Div(偶数分频)和Odd_Div(奇数分频)模块，数码管显示为SEG7_LUT，采用类似查找表的方式完成。
2、偶数分频
偶数分频模块比较简单，假设分频系数为N，只需要在计数器计到N/2时，将输出时钟反转即可。
仿真图如下：
3、奇数分频
奇数分频相对偶数分频比较麻烦，主要是对原时钟的上升沿和下降沿进行计数，通过两个计数器得到上升沿时钟和下降沿时钟，对这两个时钟进行与操作可得到奇数分频。
仿真图如下：
4、数码管显示
数码管显示模块应用case语句即可完成。
5、分频选择
分频系数有两种，一是偶数，另一个是奇数，因此可通过分频系数的最低位来进行选择，iDIV[0]既作为奇、偶分频模块的使能输入，又可作为输出时钟选择线。
6、顶层模块
将上述几个模块例化即可(注意iDiv[0]的连接方式)。
引脚：
input CLOCK_50;//原时钟
input RST;//复位信号
input [3:0] iDIV;//分频系数
output oCLK;//输出时钟
output [6:0] oSEG;//数码管输出
7、按实验板的管脚连接情况分配引脚。
set_location_assignment PIN_N25 -to iDIV[0]
set_location_assignment PIN_N26 -to iDIV[1]
set_location_assignment PIN_P25 -to iDIV[2]
set_location_assignment PIN_AE14 -to iDIV[3]
set_location_assignment PIN_V2 -to RST
set_location_assignment PIN_AF10 -to oSEG[0]
set_location_assignment PIN_AB12 -to oSEG[1]
set_location_assignment PIN_AC12 -to oSEG[2]
set_location_assignment PIN_AD11 -to oSEG[3]
set_location_assignment PIN_AE11 -to oSEG[4]
set_location_assignment PIN_V14 -to oSEG[5]
set_location_assignment PIN_V13 -to oSEG[6]
set_location_assignment PIN_N2 -to CLOCK_50
set_location_assignment PIN_D25 -to oCLK
8、通过拨码键盘输入不同的分频系数，用示波器观察输出波形。
9、分析波形的各项参数，是否达到分频要求。
四、思考题：
常用的分频方法有哪些？分频有哪些作用？
五、实验报告：
根据以上的要求，将实验内容及思考题写入实验报告。