EDA课程设计八路呼叫器Word文件下载.docx
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总体电路原理图8
管脚分配8
仿真波形及解析9
六、心得体会9
八路呼叫器
一、设计任务与要求
1.当某一路呼叫时,能显示该路的编号,编号开关与呼叫位置一一对应
2.如有一路优先呼叫了,其他路不受影响,其他路还能继续呼叫
二、总体框图
总体框图
本设计的主要功能就是呼叫时显示对应的呼叫编号。
例如:
当呼叫时,00000001代表第一路呼叫,则经过3-8编码器,进行二进制转换,变为001,经过寄存器对其进行存储,然后通过译码显示电路,并且要用七段数码管来显示对应的呼叫编号,则001就为01100000.即数码管显示数字1.呼叫成功。
根据以上分析,可将整个设计分为三大主要模块:
呼叫编码模块,数据存储模块,呼叫信息译码驱动模块。
将呼叫编号的译码器和存储的内设,而将显示哪路呼叫编号的七段数码管外接。
组成的总体框图如图1所示:
图1总体框图
根据设计要求所知,输入信号:
八路呼叫信号,系统时钟信号CLK。
设计的输出信号:
八路呼叫成功与否的七段数码显示电路。
本设计具有的功能:
呼叫功能,存储功能,数字译码功能,数字显示功能。
如果某一路有呼叫请求,则该信号被送入编码器进行编码,编码输出经寄存器后,送入显示电路,显示这一路的编号。
三.选择器件
八路呼叫器中所用到的器件为:
1、装有QuartusⅡ软件的计算机一台
2、一位八段数码显示管
3、芯片:
使用Altera公司生产的Cyclone系列芯片,如EP1C12Q240C8芯片
4、EDA实验箱一个
5、下载接口是数字芯片的下载接口(JTAG),主要用于FPGA芯片的数据下载
6、拨键开关
7、时钟源
四.功能模块
1.编码器
将某一信息(输入)变换为某一特定的代码(输出),把二进制码,按一定的规律编排,例如8421码,格雷码等,使每组代码具有特定的含义(代表某个数或控制信号)称为编码,具有编码功能的逻辑电路称为编码器。
编码器有若干个输入,在某一时刻只有一个输入信号被转换为二进制码,例如8线-3线编码器,有8个输入,3位二进制码输出。
由于有八路呼叫编号,则选用3-8编码器
1.1逻辑符号
图23-8编码器的符号
1.2逻辑功能表
输入
输出
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
Y2
Y1
Y0
1
图33-8编码器的逻辑功能表
1.3逻辑功能
由图知,使用4输入与非门74LS20组成3-8线普通编码器,其输入接8位逻辑开关,输出Y2,Y1,Y0接寄存器的输入端。
每个输入信号以高电平为有效信号。
1.4VHDL程序
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITYbm8_3IS
PORT(I:
INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);
y:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0));
ENDbm8_3;
ARCHITECTURErt1OFbm8_3IS
BEGIN
PROCESS(I)
CASEIIS
WHEN"
00000001"
=>
y<
="
000"
;
00000010"
001"
00000100"
010"
00001000"
011"
00010000"
100"
00100000"
101"
01000000"
110"
10000000"
111"
WHENothers=>
ENDCASE;
ENDPROCESS;
ENDrt1;
1.5仿真及解析
图43-8编码器的仿真波形
2.寄存器
常用来暂时存放指令,参与运算的数据或运算结果等,其主要组成部分是具有记忆功能的双稳态触发器,一个触发器可存储一位二进制代码,要存储N位二进制代码,就得有N个触发器。
本设计选用数码寄存器
2.1逻辑符号
图5寄存器的符号
2.2逻辑功能表
输入
输出
CLK
D
Q
X
D1
D2
Q1
图6寄存器的逻辑功能表
2.3逻辑功能
数码寄存器用于寄存一组二进制信号。
寄存器常用多个锁存器或触发器组成,寄存器只能寄存数字0或1。
数据端D,用来输入被寄存的二进制信号;
脉冲端CLK,在脉冲的上升沿到来时,输出端Q随D变化。
2.4VHDL程序
ENTITYjicunqiIS
PORT(D:
INSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);
CLK:
INSTD_LOGIC;
Q:
ENDENTITYjicunqi;
ARCHITECTUREARTOFjicunqiIS
BEGIN
PROCESS(CLK)IS
BEGIN
IF(CLK'
EVENTANDCLK='
1'
)THEN
Q<
=D;
ENDIF;
ENDARCHITECTUREART;
2.5仿真及解析
图73-8编码器的仿真波形
3.译码器
译码是编码的逆过程,在编码时,每一种二进制代码,都赋予特定的含义,即都表示了一个确定的信号或者对象,把代码状态的特定含义“翻译”出来的过程叫做译码,实现译码操作的电路叫做译码器。
其可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号,以表示其原来的电路。
本设计选用3-8译码器
3.1逻辑符号
图83—8译码器的符号
3.2逻辑功能
1当G1=1,同时G2A+G2B=0时,每一个输出端的输出函数Yi=mi;
2当G1=1,同时G2A+G2B=0的条件不满足时,不进行译码,所有输出都是高电平。
3.3VHDL程序
LIBRARYieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
ENTITYSEG6IS
PORT(NUM:
INstd_logic_vector(2downto0);
A:
OUTstd_logic;
B:
C:
D:
E:
F:
G:
DP:
OUTstd_logic
);
ENDSEG6;
ARCHITECTUREfunOFSEG6IS
signalled:
std_logic_vector(6downto0);
A<
=led(6);
B<
=led(5);
C<
=led(4);
D<
=led(3);
E<
=led
(2);
F<
=led
(1);
G<
=led(0);
DP<
='
0'
led<
=
"
0110000"
whennum="
else
1101101"
1111001"
0110011"
1011011"
1011111"
1110000"
1111111"
ENDfun;
3.4仿真及解析
图93-8译码器的仿真波形
选用七段数码管
4.1逻辑功能表
十进制或功能
输入输出
D
C
B
A
—
BI/RBO
a
b
c
d
e
f
g
显示
2
3
4
5
6
7
8
1
on
off
图10七段数码管的逻辑功能表
4.2逻辑功能
七段数码管由发光二极管组成,又根据发光二极管的连接方式分为共阳数码管和共阴数码管。
常用LED数码管可以显示的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8。
On表示亮,off表示不亮。
例如,当输入端DCBA分为001时,则a为off,b为on,c为on,d为off,e为off,f为off,g为off,七段数码管显示1。
五、总体设计电路
总体电路原理图
图11总体电路原理图
由图10所示,如果某一路有呼叫请求,则该信号被送入3-8编码器进行编码,编码输出经寄存器后,送入3-8译码显示电路,显示这一路的编号。
例如
,当输入信号编码器的输入端I[7..0]输入00000001,代表第一路呼叫时,先经过3-8编码器,进行二进制转换成001,经过寄存器对其进行存储,然后通过3-7译码显示电路,并且要用七段数码管来显示对应的呼叫编号,则001就为01100000.即数码管显示数字1.表示呼叫成功。
管脚分配
图12管脚分配
本设计在实验箱上验证时,要用到EDA-VI底板的资源,又由于本设计要使用数码管,则图10中的功能选择位VGA[3..0]为0010,对应E-PLAY-SOPU,CPU板上FPGA芯片EP1C12的功能选择位;
实验箱上部的8个数码管,低8位为7位段加小数点选取位,选取数码管为0,则发送总线值为11111110,即为图10中右上方的数码选取位Q[7..0];
呼叫编号为八路,对应实验箱右下方的八个拨键开关,键拨上表示为1,拨下表示为0。
输出信号用数码管段信号表示,以获得数字显示。
仿真波形及解析
图133-8译码器的仿真波形
六、心得体会
这次EDA课程设计历时两个星期,在整整两个星期的日子里,可以说是苦多于甜,但是可以学的到很多很多的东西,同时不仅可以巩固以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次设计,进一步加深了对EDA的了解,让我对它有了更加浓厚的兴趣。
特别是当每一个子模块编写调试成功时,心里特别的开心。
但是在编写顶层文件的程序时,遇到了不少问题,特别是各元件之间的连接,以及信号的定义,总是有错误,在细心的检查下,终于找出了错误和警告,排除困难后,程序编译就通过了,心里终于舒了一口气。
在波形仿真时,也遇到了一点困难,想要的结果不能在波形上得到正确的显示:
但是经过老师和同学们的帮助最终解决了问题。
其次,在连接各个模块的时候一定要注意各个输入、输出引脚的线宽,因为每个线宽是不一样的,只要让各个线宽互相匹配,才能得出正确的结果,否则,出现任何一点小的误差就会导致整个文件系统的编译出现错误提示,在器件的选择上也有一定的技巧,只有选择了合适当前电路所适合的器件,编译才能得到完满成功。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
总的来说,这次设计的数字秒表还是比较成功的,在设计中遇到了很多问题,最后在老师的辛勤的指导下,终于游逆而解,有点小小的成就感,终于觉得平时所学的知识有了实用的价值,达到了理论与实际相结合的目的,不仅学到了不少知识,而且锻炼了自己的能力,使自己对以后的路有了更加清楚的认识,同时,对未来有了更多的信心。
最后,对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢!
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- 关 键 词:
- EDA 课程设计 八路 呼叫器