康康1

项目题目:半整数分频的设计
姓名：黄福扬
院系：应用技术学院
专业：电信（仪器仪表）
学号： 200915194115
指导教师：陈强
综合成绩：
完成时间: 2011年 6 月5日
实验项目四半整数分频器的设计
一、实验目的：
掌握半整数分频器的VHDL设计原理与方法；
掌握在QUARTUS Ⅱ中进行简单数字系统设计的全过程；
学习在Modelsim下使用TestBench对设计进行功能与时序仿真。

二、实验的软硬件要求：
EDA2000实验箱 2、主芯片：EP1K1OTC100-3 3、计算机与QUARTUS Ⅱ软件
三、实验原理：
在数字系统设计中，分频器是一种基本电路。

分频器的实现非常简单，可采用标准的计数器，也可采用可编程逻辑器件来实现一个整数分频器。

分频器通常用来对某个给定频率进行分频，得到所需的频率。

在某些场合下，用户所需要的频率与频率时钟源不是整数倍关系，此时可采用小数分频器进行分频。

1、小数分频的基本原理
设有一个5 MHz的时钟源，但电路中需要产生一个2 MHz的时钟信号，由于分频比为2.5，因此整数分频器将不能胜任。

采用可编程逻辑器件实现分频系数为2.5的分频器，可采用以下方法：设计一个模3的计数器，再设计一个扣除脉冲电路，加在模3计数器输出之后，每来两个脉冲就扣除一个脉冲(实际上是使被扣除的脉冲变成很窄的脉冲，可由异或门实现)，就可以得到分频系数为2.5的小数分频器。

采用类似方法，可以设计分频系数为任意半整数的分频器。

小数分频的基本原理为脉冲吞吐计数法：设计两个不同分频比的整数分频器，通过控制单位时间内两种分频比出现的不同次数，从而获得所需的小数分频值。

例如设计一个分频系数为10.1的分频器，可以将分频器设计成9次10分频，1次11分频，这样总的分频值为
(9×10+1×11)/(9+1) =10.1
从这种实现方法的特点可以看出，由于分频器的分频值在不断改变，因此分频后得到的信号抖动较大。

当分频系数为N-0.5(N为整数)时，可控制扣除脉冲的时间，使输出为一个稳定的脉冲频率，而不是一次N分频，一次N-1分频。

2、电路组成
设需要设计一个分频系数为N-0.5的分频器，其电路可由一个模N计数器、一个二分频器和一个异或门组成，如图1所示。

在实现时，模N计数器可设计成带预置的计数器，这样就可以实现任意分频系数为N-0.5的分频器。

3、半整数分频器代码：
VHDL程序
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY deccount IS
PORT (
inclk: IN STD_LOGIC; --时钟源
preset: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --预置分频值N outclk1: OUT STD_LOGIC;
outclk2: BUFFER STD_LOGIC ); --输出时钟END deccount;
ARCHITECTURE deccount_arch OF deccount IS SIGNAL clk, divide2: STD_LOGIC;
SIGNAL count: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN
clk<=inclk XOR divide2;
--inclk与divide2异或后作为模N计数器的时钟outclk1<=inclk;
PROCESS(clk)
BEGIN
IF(clk'event AND clk='1') THEN
IF(count="0000") THEN
count<=preset-1; --置整数分频值N
outclk2<='1';
ELSE
count<=count-1; --模N计数器减法计数
outclk2<='0';
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(outclk2)
BEGIN
IF(outclk2'event AND outclk2='1') THEN
divide2<=NOT divide2; --输出时钟二分频
END IF;
END PROCESS;
END deccount_arch;
四、实验步骤：
利用Quartus Ⅱ平台进行一般数字系统设计实验主要由以下步骤组成。

1、建立工作文件
2、创建工程
3、编译前设置
4、全程编译
5、时序仿真
6、引脚设置和下载
7、配置文件下载
8、编程配置器件
五、项目实验分析：
本实验中研究的是半整数分频器的设计和EDA仿真。

实验中做的是8.5的分频。

按照实验原理：
进行试验。

但是在实验中使用时序仿真不能达到预定结果，时序比较错乱，所以使用了功能仿真，实现试验功能，试验成功。

下载到硬件上工作成功。

六、项目实验参考资料：
《EDA实验教程》陈强主编
《脉冲与数字电路》陈立万主编
《EDA技术与实验》陈立万主编
七、小组验收记录及评价：。