Лабораторная работа №5
Цель работы: Разработка частотомера.
Задание на лабораторную работу:
По структурной схеме простейшего счетного частотомера вспомните принцип его работы:
Метод измерения частоты основан на подсчете количества импульсов за фиксированный интервал времени. Входная частота подается на тактовый вход массива двоично-десятичных счетчиков, включенных каскадно. На вход разрешения счета этих счетчиков с блока формирования временных интервалов подаются импульсы, определяющие время счета частотомера. Если длительность импульса 1 сек, то число на выходе счетчиков будет соответствовать частоте в герцах. При длительности импульсов в 1 мсек число на выходе счетчиков будет соответствовать частоте в килогерцах. Длительность времени паузы сигнала разрешения счета определяет время индикации. Перед началом счета счетчики сбрасываются в нулевое состояние сигналом «Сброс».
На языке VHDL разработайте двоично-десятичный счетчик с асинхронным сбросом нулевым уровнем (вход RST), асинхронным разрешением счета единичным уровнем и защелкиванием данных на выходе по заднему фронту сигнала разрешения (вход EN), тактовым входом по переднему фронту (вход CLK), выходом переполнения (CARRY).
На языке VHDL разработайте блок формирования временных интервалов. Тактировать его необходимо от генератора 8 МГц. Такой блок должен выдавать на выходе «Счет» логический ‘0’ в течение 0.5 сек, в конце этого интервала времени на выходе «Сброс» короткий импульс сброса с активным нулевым уровнем. Длительность логической единицы должна определяться числом на входе «Время счета». Обеспечьте время счета 1 мс, 10 мс, 100 мс и 1с. В качестве сигнала, задающего время счета, используйте шину с кодом клавиши.
Загрузите схему, полученную в результате выполнения лабораторной работы №4. Поставьте на нее шесть двоично-десятичных счетчиков. Включите их каскадно, входы сброса всех счетчиков объедините. Входы разрешения так же объедините. Входной сигнал соедините со 140 ножкой ПЛИС.
Поставьте на схему блок формирования временных интервалов. Подайте с него на счетчики сигналы разрешения счета и сброса. Для визуального контроля работы подайте проинвертированный сигнал разрешения счета на сегмент ‘h’ шины дисплея.
Откомпилируйте проект, загрузите его в ПЛИС. Частотомер должен работать. Во время счета все точки на индикаторе должны светиться.
Работу частотомера можно сделать более удобной, если из сигналов кода клавиши и адреса разряда индикатора сформировать сигнал для десятичной точки, соответствующей времени счета.
Лабораторная работа №6
Цель работы: Разработка часов.
Задание на лабораторную работу:
Изучите структурную схему часов:
Сигнал от задающего генератора (ЗГ) поступает на формирователь секундных импульсов (ФСИ). С ФСИ импульсы с частотой ровно 1 Гц поступают на тактовый вход счетчика секунд, который представляет собой два включенных каскадно двоично-десятичных счетчика ДДС10 и ДДС6. Счетчик ДДС10 считает единицы секунд и имеет диапазон счета от 0 до 9. Счетчик ДДС6 считает десятки секунд и имеет диапазон счета от 0 до 5. Таким образом, весь счетчик имеет диапазон счета от 0 до 59. Сигнал переполнения со счетчика секунд поступает на тактовый вход счетчика минут, выполненного аналогично счетчику секунд. Аналогично, сигнал переполнения со счетчика минут поступает на счетчик часов. Счетчик часов имеет диапазон счета от 0 до 23. Данный диапазон счета обеспечивается схемой формирования сброса, которая выдает импульс на обнуление счетчика часов при появлении на его выходе числа «24».
Разработайте на языке VHDL:
Формирователь секундных импульсов, тактируемый от генератора 32768 Гц. Такой формирователь может представлять собой двоичный 15-разрядный счетчик с выходом от 15-го разряда.
Двоично-десятичные счетчики с диапазоном счета 0…9 и 0…6, тактируемых задним фронтом, с выходом переполнения и асинхронным сбросом.
Схему формирования сигнала сброса счетчика часов – цифровой компаратор, формирующий на выходе логический ‘0’ при появлении на входе числа ‘24’.
Откройте схему, полученную в результате выполнения лабораторной работы №3. Используя разработанные в п.2 символы, нарисуйте схему часов в соответствии с их структурной схемой.
Откомпилируйте проект, загрузите его в ПЛИС. Часы должны начать отсчет времени. Проконтролируйте в течение 2-3 минут точность хода.
Необходимо дополнить проект часов функцией установки времени с клавиатуры. Проще всего для этих целей включить в разрыв цепи тактовых импульсов, подаваемых на счетчики минут и часов, мультиплексоры, управляемые клавиатурой. При нажатии определенной клавиши вместо тактовых импульсов на вход счетчика минут или часов должен подаваться импульс на инкрементирование счетчика. Проработайте этот узел самостоятельно.