脉冲按键电话显示器Word文档格式.docx

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完成期限

指导教师杨永福

专业负责人杨永福

2016年6月10日

一、总体设计思想

1.基本原理

本题目是用VHDL语言实现一个能准确地反映按键数字、具有8位显示的电话按键显示器。

摘机时开始工作，显示器显示从低位向高位前移，逐位显示按键数字，最低位为当前输入位；

设置一个“重拨”键，按下此键能显示最后一次输入的电话号码；

挂机2秒后或按熄灭键，熄灭显示器显示。

脉冲按键电话显示器由五个模块组成：

按键电路、译码器、移位寄存、锁存器和数码管显示电路，其中移位寄存、锁存器和数码管译码显示电路为系统的主要组成部分。

（1）按键电路模块。

提供“0”到“9”数字按键的输入，同时设置有拨号键，清除键，挂机键和重拨键。

（2）译码电路模块。

译码器有两个功能。

第一，把输入的一位键值转换成四位BCD码；

第二，把四位二进制码译成相应的数码管输出显示码。

（3）移位寄存器、锁存模块。

移位寄存器分为三个部分。

当按下拨号键时，数字按键值依次由数码管的低位向高位移动，同时送入锁存器中；

当按下删除键时，键值由高位向低位移除，高位数码管熄灭；

当按下重拨键时，锁存器中存储的键值输入到移位寄存器中，并通过数码管显示出来。

（4）数码管显示模块。

数码管显示用于将设置好的每个按键的键值在数码管上显示出来。

由于实验过程中需要使用8个数码管，因此数码管显示模块必须加上数码管片选及移位得程序，从而实现数据输入以后从低位向高位移动、显示。

2.设计框图

数字键入

控制电路1

译码显示器

移位寄存器

脉冲产生电路

控制电路2

计时电路

译码显示电路

图1整体设计框图

二、设计步骤和调试过程

1、总体设计电路

图2总体设计电路

2、模块设计和相应模块程序

（1）顶层文件程序

LIBRARYIEEE;

USE

ENTITYUPKEYIS

PORT（DIN1:

INSTD_LOGIC_VECTOR（9DOWNTO0）;

CLK1,CLEAR,DIAL,RE_DIAL:

INSTD_LOGIC;

KEYOUT:

OUTSTD_LOGIC;

SEG71:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0）;

SEG8:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0））;

ENDENTITY;

ARCHITECTUREONEOFUPKEYIS

COMPONENTSHOWIS

PORT（DIN:

INSTD_LOGIC_VECTOR（9DOWNTO0）;

CLK,CLEAR,DIAL,RE_DIAL:

SET:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

ENDCOMPONENT;

COMPONENTTRAIS

PORT（BCD1:

INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

SEG7:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0））;

SIGNALSET_1:

STD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

BEGIN

U1:

SHOWPORTMAP（DIN1,CLK1,CLEAR,DIAL,RE_DIAL,KEYOUT,SET_1,SEG8）;

U2:

TRAPORTMAP（SET_1,SEG71）;

ENDARCHITECTUREONE;

（2）译码器译码部分的设计

图3BCD译码电路图

BCD译码子程序:

USETRAIS

PORT（BCD1:

ARCHITECTUREONEOFTRAIS

PROCESS（BCD1）IS

CASEBCD1IS

WHEN"

0000"

SEG7<

0111111"

;

0001"

0000110"

0010"

1011011"

0011"

1001111"

0100"

1100110"

0101"

1101101"

0110"

1111101"

0111"

0000111"

1000"

1111111"

1001"

1101111"

WHENOTHERS=>

0000000"

ENDCASE;

ENDPROCESS;

ENDARCHITECTURE;

（3）键值显示部分设计

图4按键显示控制电路图

按键显示控制子程序:

ENTITYSHOWIS

ARCHITECTUREONEOFSHOWIS

SUBTYPETENISSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

SIGNALBCD:

TEN;

TYPENUMBER1ISARRAY（7DOWNTO0）OFSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

SIGNALNUMBER:

NUMBER1;

SIGNALKEY,KEY1,CLK1,DIAL1,RE_DIAL1:

STD_LOGIC;

SIGNALCOUNT:

SIGNALCOUNT1:

SIGNALCOUNT2:

STD_LOGIC_VECTOR（2DOWNTO0）;

SIGNALDIN1:

STD_LOGIC_VECTOR（9DOWNTO0）;

SIGNALLOCK:

STD_LOGIC_VECTOR（31DOWNTO0）;

BEGIN

PROCESS（CLK）IS

IFRISING_EDGE（CLK）THEN

COUNT1<

=COUNT1+1;

ENDIF;

CLK1<

WHENCOUNT1<

1100"

ELSE'

PROCESS（CLK1）IS

IFRISING_EDGE（CLK1）THEN

DIN1（9DOWNTO0）<

=DIN（9DOWNTO0）;

DIAL1<

=DIAL;

RE_DIAL1<

=RE_DIAL;

KEY<

=（DIN1（0）ORDIN1

（1）ORDIN1

（2）ORDIN1（3）ORDIN1（4）ORDIN1（5）ORDIN（6）ORDIN1（7）ORDIN1（8）ORDIN1（9））;

IFFALLING_EDGE（CLK1）THEN

IFCOUNT2="

100"

THEN

IFCLEAR='

ANDRE_DIAL='

KEY1<

=KEY;

ELSIFCLEAR='

ANDRE_DIAL='

THENKEY1<

=CLK;

ELSEKEY1<

=RE_DIAL1;

COUNT2<

000"

ELSECOUNT2<

=COUNT2+1;

PROCESS（DIN1）ISBEGINIFDIN1（6）='

THENBCD<

ELSIFDIN1

（1）='

ELSIFDIN1

（2）='

ELSIFDIN1（3）='

ELSIFDIN1（4）='

ELSIFDIN1（5）='

ELSIFDIN1（0）='

ELSIFDIN1（7）='

ELSIFDIN1（8）='

ELSIFDIN1（9）='

ELSEBCD<

ENDIF;

KEYOUT<

=KEY1;

PROCESS（KEY1）IS

IFRISING_EDGE（KEY1）THEN

ANDRE_DIAL1='

NUMBER（7）<

=NUMBER（6）;

NUMBER（6）<

=NUMBER（5）;

NUMBER（5）<

=NUMBER（4）;

NUMBER（4）<

=NUMBER（3）;

NUMBER（3）<

=NUMBER

（2）;

NUMBER

（2）<

=NUMBER

（1）;

NUMBER

（1）<

=NUMBER（0）;

NUMBER（0）<

=BCD;

ELSIFCLEAR='

=NUMBER（7）;

1111"

ELSE

=LOCK（31DOWNTO28）;

=LOCK（27DOWNTO24）;

=LOCK（23DOWNTO20）;

=LOCK（19DOWNTO16）;

=LOCK（15DOWNTO12）;

=LOCK（11DOWNTO8）;

=LOCK（7DOWNTO4）;

=LOCK（3DOWNTO0）;

COUNT<

=COUNT+1;

PROCESS（COUNT）IS

CASECOUNTIS

SET<

=NUMBER（7）;

SEG8<

00000001"

00000010"

00000100"

00001000"

00010000"

1011"

00100000"

1101"

01000000"

NULL;

PROCESS（DIAL1）IS

IFRISING_EDGE（DIAL1）THEN

LOCK（31DOWNTO28）<

LOCK（27DOWNTO24）<

LOCK（23DOWNTO20）<

LOCK（19DOWNTO16）<

LOCK（15DOWNTO12）<

LOCK（11DOWNTO8）<

LOCK（7DOWNTO4）<

LOCK（3DOWNTO0）<

4、实验调试结果

为验证所设计的程序是否正确，将程序下载进行硬件测试。

在QuartusⅡ开发环境中进行管脚锁定，连接好数码管驱动电路，然后将目标文件下载到器件中。

最终可以看到键入的数字在数码管上进行显示。

重拨、清楚、挂机等均能够正常使用，达到设计要求。

三、结论及心得体会

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

通过这次的EDA课设，加深了对电子电路理论知识的理解，并锻炼了实践动手能力，具备了电子电路的基本设计能力和基本调试能力，能够正确的使用实验仪器。

回顾起此次EDA课程设计，至今我仍感慨颇多。

的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，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，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。

参考资料

[2]刘艳.EDA技术在数字系统电路设计试验中的应用[J].实验室研究与探索，2002,21（3）：

63264

[3]甘力.VHDL应用与开发实践[M].科学出版社，2003.

[4]潘松，王国栋.VHDL实用教程.四川：

电子科技大学出版社，2006年，7月.

[5]李国洪.可编程器件EDA技术与实践[M].北京：

机械工业出版社，2004年7月.

[6]赵俊超.集成电路设计VHDL教程[M].北京：

希望电子出版社，2002年8月.

指导教师：

杨永福2016年6月10日

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