Desarrollo Frecuencimetro

Frecuencímetro Digital con Autoescalamiento
Realizado con VHDL y Lógica Programable
Jaime Escalante Olarte
Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa
Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica

Arturo Miguel-de-Priego
Pontificia Universidad Católica del Perú
Av. Universitaria Cdra. 18 Lima 32 – PERU

Se presenta el diseño de un frecuencímetro digital descrito con VHDL ysímbolos gráficos a medida. El diseño
fue probado en dos tecnologías de CPLDs: MAX y FLEX, ambas de Altera Corp. El software empleado fue el
MAX+plusII 9.23, versión estudiantil. El frecuencímetro implementado en un dispositivo EPM7128SLC84-15
tiene las siguientes características: rango de la frecuencia de entrada: 1Hz – 10MHz; resolución hasta con tres
dígitos significativos; ajuste automático de laescala de rangos; indicadores de sufijos en Hz, KHz, MHz;
resolución de Hz en el rango de Hz; punto decimal flotante en los rangos de KHz y MHz; indicadores de
frecuencia alta (> 10MHz) y baja (< 1Hz). El frecuencímetro implementado en un chip EPF10K10LC84-4
contiene, además, un generador de 16 frecuencias predefinidas que se seleccionan con un teclado. Durante el
desarrollo del diseño seempleó un par de tarjetas experimentales para prototipos que facilitó y contribuyó a
reducir el tiempo de trabajo, principalmente el tiempo de simulación.

Motivación
Este trabajo se realizó como producto de una pasantía de investigación del Bachiller Jaime Olarte, de la Escuela
Profesional de Ingeniería Electrónica de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa (UNSAA), que
tuvo lugaren las instalaciones del Laboratorio de Microelectrónica de la Pontificia Universidad Católica del Perú
(PUCP). El objetivo de esta pasantía fue revisar un diseño inicial basado en lógica TTL, para transferirlo a lógica
programable, usando descripciones VHDL y símbolos a medida parametrizables (con MegaWizard de
MAX+plus II), y acabar la implementación en un chip EPM7128SLC84-15 (basado enEEPROM, 100
reprogramaciones garantizadas), por su bajo costo comparado con otros chips al alcance en esos momentos. Se
eligió utilizar un chip EPF10K10LC84-4 (basado en SRAM, configuraciones ilimitadas pero volátiles) para el
desarrollo del prototipo.

Descripción General
La figura 1 muestra un esquema de la
apariencia del frecuencímetro como
producto final. Su característica principal
deauto rango, permite colocar la señal y
observar el valor de su frecuencia, sin
ninguna otra intervención por parte del
usuario.
Las
características
del
frecuencímetro son:
1.

2.

3.

4.
5.

6.
7.

Rango de frecuencias en Hz, KHz y
MHz: el valor aparece en enteros en el
rango de Hz (desde 1Hz hasta 999Hz).
El rango de KHz abarca desde 1.00
KHz hasta 999KHz. El rango de MHzestá comprendido entre 1.00 MHz y
Figura 1. Bosquejo del Frecuencímetro como producto final.
10.0MHz.
La frecuencia se establece automáticamente en un rango auto ajustable: el circuito determina la
frecuencia de la señal en el rango actual. Si la frecuencia es más alta que el máximo valor del rango actual,
el rango se incrementa (de baja frecuencia a Hz, de Hz a KHz, de KHz a MHz, de MHz a altafrecuencia),
en cambio si en el rango actual se obtiene una lectura de 0, el rango se reduce (de alta frecuencia a MHz, de
MHz a KHz, de KHz a Hz, de Hz a baja frecuencia).
Visualización con tres dígitos significativos: el valor de la frecuencia puede observarse con tres dígitos
significativos en los rangos de KHz y MHz (enteros más decimales), pero en el rango de Hz se observan
soloenteros.
Punto decimal flotante para los rangos en KHz y MHz: el punto decimal se ajusta automáticamente en
los visualizadores de siete segmentos.
Precisión de Hz en el rango de Hz: El circuito ha sido diseñado para generar ventanas de tiempo, y la
ventana de tiempo más grande es de 1s. Si la señal de entrada tiene una frecuencia inferior a 1Hz, el panel
mostrará el dato 0 y el indicador de Baja...