LOAD
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（2）确定系统方案并画出结构框图。
2、测量周期的系统框图如图所示,将待测信号用 于生成控制使能信号，对标准时钟信号进行计 数显示，最后转换为待测信号的频率。
待测信号 系统复位
标准时钟
COUNT_EN 计数转换 锁存 锁存器 控制器 COUNT_CLR 模块
LOAD
显示
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所谓频率，就是周期性信号在单位时间（1s) 内变化的次数。若在一定时间间隔 T内测得 这个周期信号的重复变化次数为N，则其频 率可表示为
f=N/T
当被测信号的频率较低时，采用测频方法由 量化误差引起的测频误差太大，为此应先测 周期Tx，然后计算fx=1/Tx 。
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（2）确定系统方案并画ห้องสมุดไป่ตู้结构框图。
控制器的作用是控制系统内各部分模块的工作，使它们按一 定顺序进行操作。
处理器的作用是完成信息的存储和加工处理。
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2、数字系统的设计方法
分类：
自下而上的设计方法 自上而下的设计方法
自下而上的设计方法
数字系统自下而上的设计是一种试探法。设计 者根据自己的经验将规模大、功能复杂的数字 系统按逻辑功能划分成若干子模块，一直分到 这些子模块可以用经典的方法和标准的逻辑功 能部件进行设计，最后将整个系统安装、调试 达到设计要求。
明确所要设计系统的逻辑功能。 确定系统方案与逻辑划分，画出系统方框图。 采用某种算法描述系统。 设计控制器和处理器，并组合成所需要的数字系统。
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3、现代数字系统的实现方法
数字系统的实现方法也经历了由分立元件、小规模、 中规模到大规模、超大规模，直至今天的专用集成 电路(ASIC)。
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4、数字系统的设计举例
设计任务：
设计一个数字频率计，其技术要求如下：
(1) 测量频率范围：1Hz~100kHz。 (2) 准确度fx/fx 2%。 (3) 测量信号：方波，峰峰值为3V~5V。
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（1）明确所要设计的系统的逻辑功能
根据被测信号频率范围，有两种测量方法， 即测频率和测周期。
数字电子技术课程设计
一、课程设计的目的 二、数字系统的设计方法简介 三、用可编程器件实现数字系统的方法简介 四、本次课程设计的设计任务
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一、课程设计的目的
了解数字系统的组成，学习数字系统的设计方法。 熟悉现代数字系统的实现方法：用PLD器件取代传 统的中规模集成器件实现数字电路与系统。 学习分层次化实现数字电路与系统的方法。 学习使用硬件描述语言（Hardware Description Language）对数字电路与系统进行建模、仿真、 综合与实现的方法。
被测方波信号
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1TX
1000TX
10TX 100TX
1、测量频率系统框图如图所示,系统由控制器和处理器 组成，控制器接收外部标准时钟和系统复位信号。处 理器由计数器和锁存器和显示器组成。
标准时钟 系统复位
待测信号
锁存
COUNT_EN 计数模块
锁存器
显示
控制器 COUNT_CLR LOAD
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（2）确定系统方案并画出结构框图。
• COUNT_CLR信号用于在每次测量开始时，对计数模块复位， 以清除上次测量的结果。该复位信号高电平有效，持续半个时 钟周期的时间。
• COUNT_EN信号为计数允许信号，高电平有效。在信号的上 升沿开始，对输入信号的频率进行测量。计数器开始对被测信 号的脉冲数进行计数，即为信号的频率。
• 锁存器的功能是使显示的数据稳定，不会由于周期性的清零信 号而不断闪烁。
标准时钟 系统复位
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待测信号 COUNT_EN 计数模块 锁存 锁存器 显示 控制器 COUNT_CLR
10s
÷1 0
100s
定时器 1
控
10s
1s 100m s 10m s 1m s
定时器 2
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÷1 0
÷1 0
÷1 0
÷1150
÷1 0
（3）设计控制器和受控电路
测量周期法的控制器和受控电路如图所示。
1s
晶振
时基 分频
10s 100
闸门
1ms s
TX1
门控
计数锁存译码 显示系统
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自上而下的设计方法
自上而下的设计方法是，将整个系统从逻辑上划分 成控制器和处理器两大部分。如果控制器和处理器 仍比较复杂，可以在控制器和处理器内部多重地进 行逻辑划分，然后选用适当的器件以实现各子系统， 最后把它们连接起来，得到所要求的数字系统。
自上而下的设计方法一般要遵循下列几个步骤：
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自下而上设计方法的特点：
这种设计方法没有明显的规律可循，主要依靠 设计者的实践经验和熟练的设计技巧，用逐步 试探的方法最后设计出一个完整的数字系统。
系统的各项性能指标只有在系统构成后才能分 析测试。如果系统设计存在比较大的问题，也 有可能要重新设计，使得设计周期加长、资源 浪费也较大。
现在的ASIC芯片规模已经达到几百万个元件。一个 复杂的数字系统只要一片或几片ASIC即可实现。
FPGA或CPLD属于ASIC电路的一类。具有现场可编 程的特性。用户可将所设计的电路通过计算机和开 发工具，生成关于阵列连接的信息文件，并将信息 文件通过编程器“编程”到芯片上。
如果采用在系统编程器件，不需要编程器，直接将 芯片装在所设计的系统或电路板上，通过编程电缆 直接对其编程或修改。
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二、数字系统的设计方法简介
1、数字系统的组成 2、数字系统的设计方法 3、现代数字系统的实现方法 4. 数字系统的设计举例
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1、数字系统的组成
数字系统通常由三部分组成：输入/输出接口、数 据处理器和控制器，如图所示。
输入输出接口是用来将模拟量转化为数字量，或数字量转化 为模拟量的模块。
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（3）设计控制器和受控电路
通过分析,测量频率法的控制系统主要由分频系统、 闸门电路及定时器构成。受控电路由计数器、锁存 器、译码器及显示电路组成，如图所示。
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（3）设计控制器和受控电路
显示器
TX
译码器
锁存
T
锁存器
被测方波信号 闸 门
计数器
清零
T
晶体振荡 门
÷4 1 s