EDA脈沖寬度測量儀實驗報告要點

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1、湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 課程設(shè)計報告 課程名稱： EDA 技術(shù)與應(yīng)用 報告題目：脈沖寬度測量儀 學(xué)生姓名： 劉君瑋 所在學(xué)院：電子科學(xué)與信息學(xué)院 專業(yè)班級： 電子信息1302 學(xué)生學(xué)號： 134110229 指導(dǎo)教師： 羅志年 李剛 2015年12月24日 EDA課程設(shè)計任務(wù)書 報告題目 脈，蟲度測量儀 完成時間 12.23 1.11 學(xué)生姓名 劉君瑋 專業(yè) 班級 電信 1302 指導(dǎo)教師 羅志年 李剛 職稱 副教授 講師 設(shè)計目的 在電子技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域中，常需要對各種系統(tǒng)工作的時間特性進(jìn)行分析測量， 如圖一給出的這種時間特性示意

2、圖，其中t表示時間脈沖寬度，即指脈沖起始時間 和終止時間的持續(xù)時間。T表示一個工作周期，即從脈沖的一個上升沿到下一個上 升的時間。 ___ 一 圖一脈沖寬度與周期 在測量與儀器儀表領(lǐng)域，經(jīng)常需要對數(shù)字信號的脈沖寬度進(jìn)行測量， 如轉(zhuǎn)速傳 感器、外部系統(tǒng)的門控與選通脈沖，以及 PWM（永沖寬度調(diào)制）輸入的頻率等。因 此可以說脈沖寬度和周期是關(guān)于脈沖的重要指標(biāo)。無論是模似電路還是數(shù)字電路， 往往都需要對脈沖寬度進(jìn)行測量。 設(shè)計內(nèi)容 (1)脈沖信號寬度的測量精度為 1ms (2)脈沖信號寬度的測量范圍為 0?10s。 (3)調(diào)試過程中可以用按鍵模擬脈沖信號。 (4)測量值用5位數(shù)碼管顯

3、示(可以采用靜態(tài)顯示)。 (5)輸入信號為標(biāo)準(zhǔn)TTL電平。 (6)調(diào)試中既可以采用正脈沖，也可以采用負(fù)脈沖(任選其一) 。 (7)必須先進(jìn)行前仿真，并打印出仿真波形。 (8)按要求寫好設(shè)計報告(設(shè)計報告內(nèi)容包括：引言，方案設(shè)計與論證，總體設(shè) 計，各模塊設(shè)計，調(diào)試與數(shù)據(jù)分析，總結(jié))。 設(shè)計步驟 工作內(nèi)容及時間進(jìn)度安排 共2周：12.22小組成員分工寫好各模塊的程序 12.23 將程序生成的模塊進(jìn)行調(diào)試、整合。 12.24 在實驗平臺上進(jìn)行驗證。 課程設(shè)計成果 1 .與設(shè)計內(nèi)容對應(yīng)的軟件程序 2 .課程設(shè)計總結(jié)報告 摘要 隨著EDAK術(shù)的迅速發(fā)展，在EDA＜件平臺上，根

4、據(jù)硬件描述語言 VHDL 完成的設(shè)計文件， 自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局線和 仿真， 直至對于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、 邏輯映射和編程下載等工作成了脈沖 測量的發(fā)展方向。 采用此種發(fā)法， 設(shè)計者的工作僅限于利用軟件的方式來完成對 系統(tǒng)硬件功能的描述，在EDAL具的幫助下和應(yīng)用相應(yīng)的 FPGA/CPLDI件，就可 以得到最后的設(shè)計結(jié)果。 通常采用脈沖計數(shù)法， 即在待測信號的高電平或低電平用一高頻時鐘脈沖進(jìn) 行計數(shù)， 然后根據(jù)脈沖的個數(shù)計算待測信號寬度， 如圖四所示。 待測信號相對于 計數(shù)時鐘通常是獨立的， 其上升、 下降沿不可能正好落在時鐘的邊沿上， 因此該

5、 法的最大測量誤差為一個時鐘周期。例如采用 50MHz 的高頻時鐘，最大誤差為 20ns。 關(guān)鍵詞： 脈寬；脈沖；數(shù)顯；電容 一、概述 1 二、需求分析 2 三、系統(tǒng)設(shè)計 3 四、**模塊詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn) 4 五、結(jié)論與心得 6 六、參考文獻(xiàn) 6 I 1、 概述 在測量與儀器儀表領(lǐng)域， 經(jīng)常需要對數(shù)字信號的脈沖寬度進(jìn)行測 量，如轉(zhuǎn)速傳感器、外部系統(tǒng)的門控與選通脈沖，以及 pwm脈沖寬 度調(diào)制 ） 輸入的頻率等。因此可以說脈沖寬度和周期是關(guān)于脈沖的重 要指標(biāo)。 無論是模似電路還是數(shù)字電路， 往往都需要對脈沖寬度進(jìn)行 測量。 參與此次課程設(shè)計的小組成員

6、為：劉君瑋，王鄭軍，劉格誠，楊卓龍。各自 參與了程序編寫、原理圖繪制、實驗驗證的工作。 整體情況良好，在規(guī)定時間內(nèi)完成了各項工作。 2、 需求分析 1 ．脈沖檢測 實現(xiàn)對脈沖的檢測，即信號的輸入。 2．計數(shù)器 對脈寬進(jìn)行計數(shù) 3．?dāng)?shù)據(jù)選擇器 對數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇處理 4. LED顯示譯碼器 對統(tǒng)計的結(jié)果進(jìn)行顯示 3、 系統(tǒng)設(shè)計 1．系統(tǒng)模塊 （ 1）脈沖檢測模塊 當(dāng)有檢測到 P_IN 端有脈沖輸入（ P_IN=1 ）時， EN_OUT=1 輸送到計數(shù)器 EN 端。 2）計數(shù)模塊 計數(shù)模塊是對檢測到的脈沖進(jìn)行計數(shù) ，計算出脈沖的寬度 (3)譯碼顯示模塊 對輸入

7、的脈沖寬度進(jìn)行編碼，然后在數(shù)碼管上顯示出來。 2.總流程圖 6 時鐘信號 計數(shù)信號 輸入脈沖 清零復(fù)位 顯 示 四、詳細(xì)程序設(shè)計 (1)脈沖檢測模塊 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity check is port( P_IN : in std_logic; EN_OUT: out std_logic); end check; architecture behave of check

8、 is begin process (P_IN) begin if(P_IN=1) then EN_OUT<=1; --- 實現(xiàn)檢測，若有脈沖就輸出為 1 else EN_OUT<=0; --- ，否則為 0 end if; end process; end behave; ( 2)計數(shù)模塊 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity count is port(EN:in std_logic; CLK:in std_logic; CLR:i

9、n std_logic; CQ:out std_logic; Qout:BUFFER std_logic_vector(3 downto 0) ); end count; architecture art of count is begin U1:process(CLK,CLR,EN,QOUT) Begin if CLR=1 then Qout<="0000"; elsif CLKEVENT and CLK=1 then if EN=1 then if Qout="1001" then Qout<="0000"; else Qout<=Qout+1; end if;

10、 end if ; end if ; if Qout="1001" then CQ<=1; else CQ<=0; end if; end PROCESS U1; end art; ( 3)譯碼顯示模塊 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; ENTITY led IS PORT(X:IN BIT_VECTOR(3 DOWNTO 0); Y:OUT BIT_VECTOR(6 DOWNTO 0)); --sel:out std_logic_vector(7 downto 0)); END ENTITY led; AR

11、CHITECTURE ART OF led IS BEGIN --sel<="11111110"; PROCESS(X) is BEGIN IF X="0000" THEN Y<="1111110";--0 ELSIF X="0001" THEN Y<="0110000";--1 ELSIF X="0010" THEN Y<="1101101";--2 ELSIF X="0011" THEN Y<="1111001";--3 ELSIF X="0100" THEN Y<="011001T;--4 ELSIF X="0101" THEN Y<="1011011";--5

12、ELSIF X="0110" THEN Y<="0011111";--6 ELSIF X="0111" THEN Y<="1110000”;--7 ELSIF X="1000" THEN Y<="1111111”;--8 ELSIF X="1001" THEN Y<="1110011";--9 --ELSIF X="1010" THEN Y<="1110111";--A --ELSIF X="1011" THEN Y<="0011111”;--b --ELSIF X="1100" THEN Y<="1001110”;--C --ELSIF X="1101" THEN Y<="01

13、11101";--d --ELSIF X="1110" THEN Y<="1001111";--E --ELSIF X="1111" THEN Y<="1000111";--F ELSE NULL; END IF; END PROCESS; END ARCHITECTURE ART; ?、? d0|3 時 明口 JW 邳* d刮3時 ML的 科工的 峋1鵬 4叨 u0r..G] 五、總原理圖與管腳鎖定表 4K[3..O] did4 H2T3..0J 由口5] MM tf7n..ni 總模塊圖 ft El」-【F i*l l-rinwri u Z J* k

14、idll*1 i仙蚪aq 15-i $WUI ISiigMUI z-ifaeiR^j 13、EMUI 2 1 ”日網(wǎng) ［，4i；xui a 4 * K*”卻 2. h Idriwll IS r * 11 Lirf■西 ,4kl^ 地 工九曲aj 管腳鎖定表 六、結(jié)論與心得 經(jīng)過調(diào)試及結(jié)果分析，設(shè)計滿足任務(wù)要求。脈沖信號寬度的測量精度符合土 1m6測量范圍為0?10s。 這次的課程設(shè)計對于我來說是一次演練， 從選題到畫出流程圖，再到寫出程 序，不停的編不停的改不停的查資料……直至最后完成， 有問題大家都坐在一起 討論，一起努力，一起攻克問題。我想我們享受的就是這個過程，而不僅僅只是 結(jié)果。通過這次的設(shè)計，我知道了，在任何問題面前，只要我們努力，只要我們 勇敢，我想，它們都不是問題，都不是困難。 七、參考文獻(xiàn) [1]高金定主編.EDA技術(shù)與應(yīng)用.中國電力出版社.2010 [2]劉英.脈寬的測量和參數(shù)分析.電子信息對抗技術(shù).2007 [3]吳大正.信號與線性系統(tǒng)分析.高等教育出版社.2005 [4]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).第四版.北京：高等教育出版社，1998 教師評語: 教 師 評 語 及 設(shè) 計 成 績 課程設(shè)計成績： 指導(dǎo)教師： （簽名） 日期：年—月—日