(7)系统设计要求采用ASM图法。
1.4扩展指标
以串行方式从同一输入端口先后输入两
组M=4的序列码,每输入完一组按一次确认
键,比较前后两组序列码码值的大小,并显
示出大数值。
序列码中后面的码值高于前面
的码值。
1.5设计条件
电源条件,直流稳压电源输出+5V。
第二章整体电路设计
2.1设计原理
2.1.1数据处理器的功能
(1)输入数据进行寄存,比较数据大小,选择比较结果。
(2)大数送显示寄存器,通过译码器显示大数。
同时比较器将结果送组合电路驱动两只发光二极管。
2.1.2控制器的功能
(1)开机后接收RESET键的复位信号,使控制器处于初始状态。
(2)确认按键送来的单脉冲信号使控制器由初始状态进入工作状态。
(3)控制器根据自身工作状态来控制数据寄存器,接收输入数据和将寄存器中的数据比较结果显示出来。
2.1.3显示电路
显示电路二—十进制译码器电路输入数据为二进制码,显示为十进制数。
二进制码转换为十进制数的电路,需要加修正电路,列出二—十进制数转换的真值表,找出其修正电路的特点。
十进制数转换的真值表,找出其修正电路的特点。
其参考电路见“课题十六数字式电缆对线器”中的“二、电路设计提示”。
2.2建立算法流程图和ASM图
2.2.1算法流程图
2.2.2ASM图
2.3建立处理器明细表
2.3.1寄存器
(1)A寄存器的功能
1.保持、置数和清零。
根据分析A寄存器的功能,选取74194芯片实现其三个功能比较器。
从74194功能表可知,它有两个功能控制端M1M0,即:
功能控制端的功能表如表3所示。
同时74194芯片清零为异步清零。
2.A寄存器的控制信号:
RESET74194清零
M1M0
SETXa11
所以M1M0=SETXa
CR=RESET+T0
3.电路图:
4.仿真:
5.结论:
电路仿真结果完全符合设计要求。
(2)B寄存器的功能
1.从处理器明细表可知有3个功能:
清零、保持和置数。
同样采用74194实现。
则M1=M0=SETXb,CR=RESET+T0
2.电路图:
3.仿真:
4.结论:
电路仿真结果完全符合设计要求。
2.3.2比较器
a.选择7485芯片
b.1.(A=B)i=1,(AB)i=0;
2.A3~A0接A寄存器的Q3~Q0;
3.B3~B0接B寄存器的Q3~Q0;
4.输出FA>B、FA<B、FA=B;
A3~A0=B3~B0,则FA=B=1,FA>B=FA<B=0
A3~A0>B3~B0,则FA>B=1,FA=B=FA<B=0
A3~A0<B3~B0,则FA<B=1,FA=B=FA>B=0
c.电路图:
d.仿真:
e.结论:
电路仿真结果完全符合设计要求。
2.3.3数据选择器
根据题目技术要求选出大数,即从A和B两数中选出大数。
可选用二选一数据选择器。
由于A和B为四位而二进制数,则选用74157四个二选一数据选择器。
(1)二选一数据选择器的地址控制端和数据端连接。
从ASM图和处理器明细表可知,输出端输出大数,地址A端连接到FA〈B。
数据端D1接B寄存器的Q端;
数据端D0接A寄存器的Q端
当A=FA〈B=1时,选择D1数据输出(Y=B,B为大数)。
当A=FA〈B=0时,
A〉B,选择D0数据输出(Y=A,A为大数)
A=B,选择D0数据输出(Y=A,选A输出)
(2)二选一数据选择器的使能端控制命令
当E=1,Y=0时,数据选择器不工作;
当E=0,Y输出取决于地址A。
因此,从ASM图和处理器明细表可知:
E=T3
当T3=0时,E=1,Y=0时,数据选择器不工作;
当T3=1时,E=0,数据选择器工作。
(3)电路图:
(4)仿真:
(5)结论:
电路仿真结果完全符合设计要求。
2.3.4译码显示电路
1.显示管:
共阴极
2.译码管:
方案选择——用VHDL硬件描述语言描述,编译成所需的逻辑器件.(连线方便,
效率高)
3.电路图:
4仿真
4.结论:
电路仿真结果完全符合设计要求。
2.3.5分频器
1.利用555产生100Hz时钟信号,通过74160分频可获的1Hz时钟信号。
2.电路图:
3.仿真:
4.结论:
电路仿真结果完全符合设计要求。
2.4控制器设计
控制器采用每态一个D触发器实现。
由于ASM图中有四个状态,所以需要4个D触发
实验中使用GAL16V8,所以以上内容可以通过编程烧到GAL16V8中,有利于电路的集成。
代码如下:
|PIN[1,2,3,4]=[CP,RESET,AJ,8S];
|PIN[19,18,17,16,13,12]=[T0,T1,T2,T3,L1,L2];
|T0.D=T3&8S#!
RESET;
|T1.D=(T0#T1&!
AJ)&RESET;
|T2.D=(T1&AJ#T2&!
AJ)&RESET;
|T3.D=(T2&AJ#T3&!
8S)&RESET;
|L1=T3&!
8S&F1&CP#T3&!
8S&!
F1&F2&CP#T1;
L2=T3&!
8S&!
F2&!
F1&CP#T3&!
F1&!
8S&F2&!
CP#T2;
2.5定时器(74161一片)
电路图:
2.6秒信号产生电路
第三章测试与调试
3.1处理器
3.1.1处理器=A寄存器+B寄存器+CNT寄存器+MUX数据选择器+比较器
3.1.2仿真图
分析:
1.RESET=1,T1=T2=T3=0,置数器清零
2.RESET=0,T1=1,T2=T3=0,X3-X0=0110,置数A,GG=1
3.RESET=0,T2=1,T1=T3=0,X3-X0=1000,置数B,LL=1
4.RESET=0,T3=1,T1=T2=0,置数器比较,A-G输出大数11111111(8),CNT=8时全部清零
3.1.3结论:
以上电路仿真结果完全符合设计要求。
3.2控制器
3.2.1控制器=控制器+LED1+LED2
3.2.2仿真:
1.AJ=0,T1=1,T2=T3=0,LED1=1,置数A
2.AJ=1,T2=1,T1=T3=0,LED1=1,置数B
3.AJ=1,T3=1,T2=T3=0,LED1,LED2交替闪烁,比较结果:
A=B
4.CNT8=1,回到状态1
1.RESET=1,清零
2.AJ=0,T1=1,T2=T3=0,LED1=1,置数A
3.AJ=1,T2=1,T1=T3=0,LED1=1,置数B
4.AJ=1,T3=1,T2=T3=0,LED1交替闪烁,比较结果:
A>B
5.CNT8=1,回到状态1
1.RESET=1,清零
2.AJ=0,T1=1,T2=T3=0,LED1=1,置数A
3.AJ=1,T2=1,T1=T3=0,LED1=1,置数B
4.AJ=1,T3=1,T2=T3=0,LED2交替闪烁,比较结果:
A
5.CNT8=1,回到状态1
3.2.3总结:
以上电路仿真结果完全符合设计要求。
3.3总图
3.3.1
总图=处理器+控制器+分频器
.
3.4实物图
第四章试验小结和心得体会
为期两周的课程设计实验终于即将结束,我们本次实验的题目是时序比较器,应该说在我们日常生活的方方面面都离不开其应用。
作为一名微电子专业的学生,电子电路设计是我们的必修课。
通过这两周的课程设计,培养了我们最基本的实验和设计素养。
试验中还运用到了很多我们以前所学的数字电路的知识,可以说是数字电路课程的一次扩展应用。
在老师一步步地耐心讲解下,我们从简单到复杂,从局部到整体,有计划地经过理论学习,整体设计,局部设计,各部分仿真,整体仿真,实物验证等步骤,最终完成设计要求。
实验的各部分都是环环相扣,紧密相连的,任何一个部分做的不到位都会影响到以后的设计。
在试验中,我们也遇到了很多问题,有些甚至是在后面才发现的,这些都是很正常的,这就需要我们不断地学习,变化,具体问题具体分析。
本次实验给我的最大收获是提高在实践中发现,分析,解决问题的能力,这才是这门课程的目的所在。
我觉得每年的课程设计都给我们提供了实践的机会,尤其是今年,这些东西都是课本上没有的,也是我们今天生活中很可能要运用到的。
最后,我必须说的是,虽然我完成了本次课程设计,但是这和老师的帮助,同学的帮助时离不开的,感谢老师和那些相互帮助过的同学。
期待下一次这样的学习提高的机会!