基于CPLD的频率计

四川理工学院

小组成员：梁天德、傅青云、杨文科

指导老师：徐金龙

设计一个4位十进制数字显示的数字式频率计,用来测量输入信号的频率。基本要求如下：

（1）4位十进制数字显示的数字式频率计，其频率测量范围为1Hz～9999kHz；

（2）有1～9999Hz和10～9999kHz两个量程，并用LED指示；

（2）频率计能根据测试信号的频率进行量程能够自动转换。

（3）采用记忆显示方式，即在计数过程中不显示测试数据，待计数过程结束后显示测试结果，并将此结果保持到下一次计数结束，显示时间不小于1S；当输入的信号大于9999kHz 时，输出显示全H。

方案：频率的定义：信号在1秒内的变化次数。

对信号进行放大、整形，以方波的形式作为CPLD计数的输入。

需要产生1秒的阀门计数信号，控制CPLD的计数时间，可由8MHz时钟信号分频得到。

使用量程1(1~9999Hz)时,直接对方波信号进行计数，1秒内计数的到的值就是信号的频率，并在四位数码管上显示。

使用量程2（10~9999kHz）时，需要对信号进行1k分频，在1秒内对分频后的信号进行计数，计数的值就是当前信号的频率除以1k,并用四位数码管显示，注意当前量程单位是kHz,用LED指示。

量程自动切换：系统启动默认为量程1，在以后运行中，可以通过当前的计数值、量程、溢出标识来判断下一次应选择的计数的分频比、量程状态指示、绝对溢出显示，可通过组合逻辑来实现。

硬件电路

信号放大整形

8MHz系统时钟产生

EPM7128SLC84-15 管脚配置

量程指示

4位数码管显示

ISP下载

系统电源

软件部分(max+plus2环境)

整体框架：信号输入，时钟输入，计数、量程控制核心，量程输出，4位数码管动态输出核心。

下面解剖计数、量程控制核心

时钟信号。

被测信号输入：根据量程选择是否进行1K分频

频率计计数核心：由4个BCD计数器74160和4个锁存器构成，注意虽然计数器清零信号和锁存器锁存信号都是1Hz，但是清零信号要比锁存信号晚一个时钟周期（1/8MHz）。

量程自动切换控制：SPAN_STATE为当前量程状态输入，CLR为量程状态清零输入，L_CLK为向小量程切换标志输入（由计数锁存器的输出决定），C_CLK 为向大量程切换标志输入（由计数器溢出标志决定），LATCH_CLK为量程控制输出锁存信号输入（同样比计数器锁存信号晚一个系统时钟周期），SPAN_CONTROL_OUT为量程控制输出，OVERSPAN为超大量程标志输出。

超大量程输出：当输入的信号大于9999kHz时，数据选择器不再选择计数器锁存输出的数据,而是选择H的BCD码。

接下来解剖显示控制部分

采用4位共阴数码管动态显示，CNT2为4进制计数器，对1KHz时钟信号计数，，YM2为2-4译码器，输出控制4个输出管阴极，SEL41为16选4数据选择器，在不同的时刻选择不同的4位BCD码数据，SM7为BCD--共阴数码管译码器，将BCD码译为数码管可识别的码数据

结束语：测频率有直接测频法、测周期法、等精度法，本设计用直接测频法！