林琳317棋钟象棋计时器设计Word格式文档下载.docx

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第4章、总结与设计调试体会……………………………………………16

第5章、附录………………………………………………………………18

第6章、参考文献…………………………………………………………27

第1章整体设计论述

1.1整体设计论述

按照设计要求，分别设置甲乙各方规定时2小时计时器和30秒倒记时器，如下图。

在控制模块的作用下，相互协调工作：

在规定时内，30秒计时器不工作，输入继续\暂停端能暂停其中一方计时器的同时继续另一方的计时。

当甲或乙归定时两小时用完后，启动各自的30秒倒计时！

这时的输入继续\暂停开关能复位其中一方的30秒到29，并开始另一方的记时。

当比赛结束时，输入清零端复位信号，各计时器回到开始，重新开始下场比赛！

计时器的输出同时也控制着报警模块的工作，当甲乙任一方所有时间都用完时，报警模块输出报警信号，宣布比赛结束，谁的时间先用完谁就输了这场比赛。

选择模块的设置，是为了很好解决显示管数量不足的问题。

在输入暂停\继续开关的作用下，轮流显示甲乙双方所用时间情况给显示模块！

显示模块是一个动态扫描显示电路。

在一个人眼观察不出的扫描频率下，轮流在相对应的显示管上显示八个输入端口的输入的数据。

甲30秒

输出

报警

模块

控制模块

甲2小时

计数器

显示模块

选择模块

输入

乙2小时

乙30秒

总体设计框图

1.2软件介绍

1.2.1MAX+plusII操作说明

MAX+plusII的编程器的功能是将电路设计文件转换后的输出文件，例如*.pof文件与*.sof文件，烧写至FLEX系列器件或下载至MAX系列器件，亦可用来检验与测试器件或转换烧写文件格式。

此功能必须配合硬件实验设备才能进行。

在器件编程时，首先应该安装软件狗和下载线，这时需要进行硬件设置。

具体操作步骤如下：

（1）首先安装MAX+PLUSII

（2）选择（“开始”---“设置”---“控制面版”）

（3）双击“游戏选项”然后选择“添加”---“添加其它”---“从磁盘安装”命令，再单击“浏览”浏览驱动所在的目录：

MAX+PLUSII的安装目录\dirvers\win2000;

（4）选择“WIN2000.inf”，单击“确定”；

（5）在“数字签名未找到”对话框中，选择“是”；

（6）在“选择一个设备驱动程序”窗口中，选择“AlteraBytblaster”，并单击“下一步”；

（7）在接下去的“数字签名未找到”对话框中，仍选择“是”；

（8）安装完成，依提示，重新启动计算机。

在WINXP/WINNT操作环境下，若要使用下载（DOWNLOAD）功能，同样要安装驱动，安装方法可参考在WINDOWS2000上的安装方法进行，在此不再赘述。

）

1.2.2工具条和常用菜单选项说明

第2章单元模块设计

2.1计时器模块

分为2小时的规定时计时器，30秒的倒计时器。

输出特点：

各数权位分别输出4位的二进制数，如1：

25：

46输出为“y31=0001”：

“y210=0010q21=0101”：

“y11=0100q11=0110”。

进位输出一个进位信号co为高电平1，直到有清零端复位有效时才回到0。

2.1.130秒倒计时器

功能：

本质是一个减法计数器。

完成甲和乙对用完归定时间的读秒计时。

工作原理：

仿真波形图

可以看出，该计数器从29开始，如果清零端无效，每来一个秒脉冲，在继续使能端有效下，减少1，到28。

依次到00，此时输出一个进位信号co为高电平1，直到有清零端复位有效时才回到0，此时计数器复位到29，重新开始计时。

2.1.2小时规定计时器

本质为两个60进制的加法计数器和一个16进制计数器联级构成。

完成2个小时的计时。

原理框图：

Count

Co1

秒信号

60秒

计数器

在复位端cir无效，计数使能端en有效时，每来一个秒的时钟脉冲，秒60计数器加一。

计到60时，发出一个进位信号co去作为60分计数器的时钟脉冲，即每来一个co，分60计数器加1。

当计数到60时，也发出个进位信号co1，该信号去作为时计数器的时钟脉冲，每来一个co1，即计完了60分钟，时计数器加1。

当这个2小时计数器计到两个小时时，发出个进为信号（高电平有效）count，直到有复位信号有效（cir='

）时回到低电平0。

计数时，如果计数使能端无效，则计数暂停，恢复有效时继续计数。

这样完成了两小时的计时！

2.2控制模块

控制各计数器协调工作，完成系统的各项功能。

是该系统的核心部分。

2.2.1控制甲方2小时规定时计数器的暂停\继续。

工作真值表1

其中S为输入暂停\继续信号，counta为该计数器的进位输出。

按照设计要求，规定时用完后，counta输出为‘1’，规定时计数器停止计时，即ena=‘0’，S为零时，设置规定时计数器不工作，即ena=‘0’，所以只有当S=‘1’和counta=‘0’时，规定时计数器工作，即ena=‘1’。

2.2.2控制乙方2小时规定时计数器的暂停\继续。

工作真值表2

其中S为输入暂停\继续信号，countb为该计数器的进位输出。

按照设计要求，规定时用完后，countb输出为‘1’，规定时计数器停止计时，即enb=‘0’，S为高电平‘1’时，设置规定时计数器不工作，即enb=‘0’，所以只有当S=‘0’和countb=‘0’时，规定时计数器工作，即enb=‘1’。

2.2.3控制甲方30秒计数器的暂停\继续。

工作真值表3

其中S为输入暂停\继续信号，counta为规定时2小时计数器的进位输出，count3a为甲方30秒进位输出。

按照设计要求，规定时用完后，counta输出为‘1’，规定时计数器停止计时，启动甲方30秒倒计时，即en3a=‘1’，否则en3a='

。

S为零时，设置规定时计数器不工作，即en3a=‘0’。

当30秒倒计时计时守毕，即count3a输出为‘1’时，30秒计时器也不工作，此时en3a=‘0’。

所以只有当S=‘1’和counta=‘1’和count3a=‘0’时，该计时器工作，即en3a=‘1’。

2.2.4控制乙方30秒计数器的暂停\继续。

工作真值表4

其中S为输入暂停\继续信号，countb为规定时2小时计数器的进位输出，count3b为乙方30秒进位输出。

按照设计要求，规定时用完后，countb输出为‘1’，规定时计数器停止计时，启动乙方30秒倒计时，即en3b=‘1’，否则en3a='

S为高电平‘1’时，设置规定时计数器不工作，即en3a=‘0’。

当30秒倒计时计时守毕，即count3b输出为‘1’时，30秒计时器也不工作，此时en3b=‘0’。

所以只有当S=‘0’和counta=‘1’和count3a=‘0’时，该计时器工作，即en3b=‘1’。

2.2.5控制甲乙双方30秒倒计数器的清零复位。

工作真值表5

其中S为输入暂停\继续信号，cr为系统输入清零复位信号。

按照设计要求，当cr为‘1’时，系统发出清零信号，系统清零复位，所以此时cr3a、cr3b都为‘1’。

当S=‘0’时，规定甲方30秒复位，即cr3a输出为‘1’，否则规定乙方30秒计数器复位，即cr3b=‘1’。

2.3选择器模块

实质就是一个选择性开关！

在系统设置的暂停\继续端的作用下，设当s='

时，选择甲方所用时间情况给输出，当s='

时，并用A=1010为甲方的名称，选择乙方所用时间情况给输出，并b=1011代表乙方的名称。

甲方比赛用时情况

S='

给显示模块

比赛用时情况

乙方比赛用时情况

输入端口a、b、c、d、e代表着甲方用时情况，分别为30秒个位、30秒十位、2小时分个位、2小时分十位、2小时时个位。

输入端口f、g、h、i、k代表着乙方用时情况，分别为30秒个位、30秒十位、2小时分个位、2小时分十位、2小时时个位。

输出端口M30s1,M30,Fg,F10n,S,DK分别为30秒个位、30秒十位、小时分个位、分十位、时位、端口。

2.4显示模块：

六个输入端口分别接选择模块的输入，在一个较高的时钟脉冲钟用下，从第一个输入端口的情况依次扫描到第六个，并在显示管上显示。

所以也称位动态扫描显示。

2.5报警模块：

输出听觉和视觉上的比赛结束信号，并且判断何方失败。

报警工作真值表

count3a、count3b分别代表甲乙方30秒倒计时的进位输出，a、b分别代表双方视觉上的信号输出（驱动发光二极管发光），warn位听觉上的报警信号，驱动喇叭发出声音！

只有当甲或者乙的时间全部用完，则比赛结束。

即count3a='

orcount3b='

成立时，warn信号位扫描频率，如果是甲先用完，a位零，甲灯亮宣告甲输掉这场比赛，反之，乙灯亮，乙输掉这场比赛！

第3章实验仿真结果

2小时：

控制器：

选择器:

报警器:

总图仿真:

（1）

（2）

（3）

（4）

第4章总结与设计调试体会

为期两周时间的EDA课程设计使我收获不少，无论在对软件的熟悉程度，还是在对数字电路的基本原理，都迫使我不断的前进！

两个星期的艰苦奋斗，我终于完成了设计要求！

这其中的感受，无法用语言来描叙，只有经历过的人，才真正体会设计的乐趣：

不是在于设计结果，而是在于设计的过程！

过程是最美的，最有趣的。

而设计的过程，实际上也是一个发现问题，然后去想办法解决的过程。

两个星期的设计，我和组友发现的问题层出不穷，通过我们的不懈努力，但最终，我们还是解决了！

这其中，有些问题是解决不了，或者超出我们的能力之外的，我们通过议论，转化问题，使复杂的问题简单化，达到了非同寻常的效果！

比如说显示管数量不足的问题，我们的设计要求要十个显示管，而实验箱上只有八个。

这就使得我们寻找一钟方法去解决这一难题！

最终，灵机一动，想到了选择显示的思想，从而诞生了选择显示模块！

在设计过程中，发现一个重要定律：

EDA课程设计，只要你想得到，就能办得到！

的确，程序是自己编的，就想说话一样，掌握了基本的语法、语句，想表达什么意思就表达什么意思！

加上有编译器来检查错误，想错都难！

打个比方，在制作协调计时器工作的时的控制器时，一般人会用与门和非门等等连接，于是原理图就显得乱和杂！

而我采用的时集成的思想：

把所有与端口使能的逻辑关系都集中在一个控制器模块里，用语言来描述清楚。

一个控制器，控制着整个计数器的工作，使得电路图简单，清楚！

设计的过程中还发现：

杂实的数电基本功，是设计游刃有余的动力！

举个例子来说吧，在设计控制器时，各端口受哪些端口控制，各输出什么时候输出什么样的值，这些看似很复杂的问题，在我列出真值表后，一切都是那么的明朗！

因此，我在大二的数电功低使我受益匪浅！

设计时，另一个教训值得我深深记在脑子里：

理想与现实是有很大的差距的，时刻记得实事求是！

比方说，如果不知道显示管只有八个的情况下，采用十个数码管显示的方法，其后果就是导致仿真不成功！

在仿真过程中，就是由于实践时带来的问题层出不穷，但最终还是被一一解决了。

首先在如它能成功地解决显示管数量的不足问题，在选择显示模块作用下，甲乙双方的比赛时间能有条不紊地显示！

其次在于设计的原理图（顶层文件）结构非常简单，在连接各模块工作时，没有任何的门和看上去很复杂的连线，整个图显得简单，清晰，给人以简单美的享受！

这其中的来由要归功于设计者特意地将各模块全部使用VHDL语言编写！

再次，本系统的输出既有发光二极管带来的视觉上的报警信号，也有扬声器发出的听觉上的报警信号！

总之，两个星期的课程设计，有过酸、甜、苦、辣。

这其中的滋味，相信每一个过来人都深有体会！

感谢学校、谢谢老师给我这次机会！

第5章附录