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(shù)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(nèi)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(guān)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(guān)做為數(shù)據(jù)的輸入，當八個撥動開關(guān)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(nèi)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(diào)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(guān)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(jié)果是否與自己的編程思想一致。
五、 實驗現(xiàn)象與結(jié)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(guān)，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(guān)，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(guān)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(jié)果、硬件測試結(jié)果記錄下來。
