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book_excise_pulse_generator [2020/11/01 14:32] gongyu |
book_excise_pulse_generator [2021/08/17 16:50] (当前版本) zili |
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| - | ### 脉冲发生器实验 | + | ## 脉冲发生器实验 |
| - | #### 1. 实验内容 | + | ### 1. 实验内容 |
| - | 本实验设计一个可变频率和可变占空比的方波，要求可以通过控制按键和开关来改变方波的频率和占空比，开关控制要求表7 1如所示。 | + | 本实验设计一个可变频率和可变占空比的方波，要求可以通过控制按键和开关来改变方波的频率和占空比，开关控制要求表7-1如所示。\\ |
| + | <WRAP centeralign> | ||
| + | **表7 1 脉冲发生器开关控制要求** | ||
| + | </WRAP> | ||
| |SW3 SW2 SW1|频率| | |SW3 SW2 SW1|频率| | ||
| |000|2分频，50/2 MHz| | |000|2分频，50/2 MHz| | ||
| 行 16: | 行 19: | ||
| |1|0|1:8| | |1|0|1:8| | ||
| |1|1|3:8| | |1|1|3:8| | ||
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| + | ### 2. 实验原理 | ||
| + | 首先介绍占空比的概念，占空比指在一串理想的脉冲序列中，正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。在图7 2所示的波形中，占空比等于t/T。例如，脉冲宽度10μs，信号周期40μs的脉冲序列占空比为0.25。\\ | ||
| + | {{ :图7-2_占空比的定义.png |图7-2 占空比的定义}} | ||
| + | <WRAP centeralign> | ||
| + | 图7-2 占空比的定义 | ||
| + | </WRAP> | ||
| - | #### 2. 实验原理 | + | 方波一般通过对一个高频的脉冲信号进行分频来生成。分频比指方波的周期和高频信号周期之间的比例关系，通过控制分频比来实现不同频率的方波。例如，开发系统上的时钟是50MHz,如果要生成10MHz的方波，则分频比为5。根据输入时钟及要输出的方波的频率计算出分频比，通过计数器的值来控制输出方波的频率。对于一定频率的方波，通过另一个计数器来控制占空比。例如，时钟是50MHz，要求生成一频率为10MHz，占空比为1/5的方波，那么分频比为5，方波的周期为5个时钟周期，正脉冲的持续时间为1个时钟周期（图7-3）。 |
| - | 首先介绍占空比的概念，占空比指在一串理想的脉冲序列中，正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。在图7 2所示的波形中，占空比等于t/T。例如，脉冲宽度10μs，信号周期40μs的脉冲序列占空比为0.25。 | + | {{ :图7-3.png |图7-3 频率为10MHz，占空比为1/5的方波}} |
| + | <WRAP centeralign> | ||
| + | 图7-3 频率为10MHz，占空比为1/5的方波 | ||
| + | </WRAP> | ||
| - | 图7 2 占空比的定义 | + | \\ |
| - | + | \\ | |
| - | 方波一般通过对一个高频的脉冲信号进行分频来生成。分频比指方波的周期和高频信号周期之间的比例关系，通过控制分频比来实现不同频率的方波。例如，开发系统上的时钟是50MHz,如果要生成10MHz的方波，则分频比为5。根据输入时钟及要输出的方波的频率计算出分频比，通过计数器的值来控制输出方波的频率。对于一定频率的方波，通过另一个计数器来控制占空比。例如，时钟是50MHz，要求生成一频率为10MHz，占空比为1/5的方波，那么分频比为5，方波的周期为5个时钟周期，正脉冲的持续时间为1个时钟周期（图7 3）。 | + | ### 3. 程序设计 |
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| - | 图7 3 频率为10MHz，占空比为1/5的方波 | + | |
| - | + | ||
| - | #### 3. 程序设计 | + | |
| 输入输出信号 | 输入输出信号 | ||
| 程序有4个输入信号和1个输出信号： | 程序有4个输入信号和1个输出信号： | ||
| 行 87: | 行 97: | ||
| 从上述代码可以看出，正脉冲的宽度至少为一个时钟周期。如果分频比为2，占空比为1/4,则正脉冲时钟周期为2×1/4=1/2，非整数时钟周期脉冲宽度是无法实现，所以正脉冲时钟周期数为1。 | 从上述代码可以看出，正脉冲的宽度至少为一个时钟周期。如果分频比为2，占空比为1/4,则正脉冲时钟周期为2×1/4=1/2，非整数时钟周期脉冲宽度是无法实现，所以正脉冲时钟周期数为1。 | ||
| + | \\ | ||
| + | \\ | ||
| + | ### 4. 仿真结果 | ||
| + | 用Modelsim对程序进行仿真，仿真文件为test_pulse.v。图 7 4为仿真结果，Squ_wave为输出方波。I=000时，占空比为1/2；dvd=00000时，分频比为2；dvd=00001时，分频比为4。\\ | ||
| + | {{ :图7-4.png |图 7-4 方波发生器仿真结果}} | ||
| + | <WRAP centeralign> | ||
| + | 图 7-4 方波发生器仿真结果 | ||
| + | </WRAP> | ||
| + | 把程序下载到开发系统上，用SignalTap逻辑分析仪观察输出的波形。I1和I2分别控制分频比和占空比，Clkout为方波输出。图7 5为当分频比为16、占空比为1/4是的方波输出结果。\\ | ||
| + | {{ :图7-5.png |图7-5 分频比为16，占空比为1/4时的方波输出}} | ||
| + | <WRAP centeralign> | ||
| + | 图7-5 分频比为16，占空比为1/4时的方波输出 | ||
| + | </WRAP> | ||
| + | 图7-6为当分频比为16、占空比为3/8时的方波输出结果。 | ||
| + | {{ :图7-6.png |图7-6 分频比为16，占空比为1/4时的方波输出}} | ||
| + | <WRAP centeralign> | ||
| + | 图7-6 分频比为16，占空比为1/4时的方波输出 | ||
| + | </WRAP> | ||
| - | #### 4. 仿真结果 | + | \\ |
| - | 用Modelsim对程序进行仿真，仿真文件为test_pulse.v。图 7 4为仿真结果，Squ_wave为输出方波。I=000时，占空比为1/2；dvd=00000时，分频比为2；dvd=00001时，分频比为4。 | + | \\ |
| - | + | ### 5. 演示程序文件说明 | |
| - | 图 7 4 方波发生器仿真结果 | + | |
| - | 把程序下载到开发系统上，用SignalTap逻辑分析仪观察输出的波形。I1和I2分别控制分频比和占空比，Clkout为方波输出。图7 5为当分频比为16、占空比为1/4是的方波输出结果。 | + | |
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| - | 图7 5 分频比为16，占空比为1/4时的方波输出 | + | |
| - | 图7 6为当分频比为16、占空比为3/8时的方波输出结果。 | + | |
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| - | 图7 6 分频比为16，占空比为1/4时的方波输出 | + | |
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| - | #### 5. 演示程序文件说明 | + | |
| |文件名|功能| | |文件名|功能| | ||
| - | |Pulse_gen.v|主程序| | + | |PulseGen.v|主程序| |
| - | |Test_pulse.v|Modelsim仿真程序| | + | |TestPulse.v|Modelsim仿真程序| |
| - | |Pulsesim.mpf|ModelSim仿真工程| | + | |PulseSim.mpf|ModelSim仿真工程| |
| - | + | \\ | |
| - | + | \\ | |
| - | #### 6. 演示程序使用 | + | ### 6. 演示程序使用 |
| - | 演示设备：核心网、扩展板。 | + | 演示设备：核心网、扩展板。 |
| - | 演示方法：把程序下载到开发系统上后，由扩展板的{SW3,SW2,SW1}控制分频比，{SW7,SW6}控制占空比，通过SignalTap观测输出。核心板上的reset键为复位键。 | + | 演示方法：把程序下载到开发系统上后，由扩展板的{SW3,SW2,SW1}控制分频比，{SW7,SW6}控制占空比，通过SignalTap观测输出。核心板上的reset键为复位键。 |
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