脉冲按键电话显示器.docx
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脉冲按键电话显示器
课程设计
课程EDA技术课程设计
题目脉冲按键电话显示器
院系工学院
专业班级13通信
学生姓名胡潇予
学生学号201301031040
指导教师杨永福
2016年6月10日
课程设计任务书
课程EDA技术课程设计
题目脉冲按键显示器
专业通信工程胡潇予学号201301031040
主要容、基本要求、主要参考资料等
主要容：
设计一个准确地反映按键数字具有8位显示的按键显示器，该显示器要求具有重拨的功能，当按下重拨键时，能够显示最后一次输入的。
基本要求：
1、设计一个具有8位显示的按键显示器；
2、能准确地反映按键数字；
3、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；
4、设置一个“重拨”键，按下此键，能显示最后一次输入的；
5、挂机2秒后或按熄灭按键，熄灭显示器显示。
主要参考资料：
[1]松著.EDA技术实用教程（第二版）.：
科学,2005.
[2]康华光主编.电子技术基础模拟部分.：
高教,2006.
[3]阎石主编.数字电子技术基础.：
高教,2003.
完成期限2016.6.10
指导教师永福
专业负责人永福
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；挂机2秒后或按熄灭键，熄灭显示器显示。
脉冲按键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;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
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:
INSTD_LOGIC;
KEYOUT:
OUTSTD_LOGIC;
SET:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
SEG8:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0））;
ENDCOMPONENT;
COMPONENTTRAIS
PORT（BCD1:
INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
SEG7:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0））;
ENDCOMPONENT;
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:
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYTRAIS
PORT（BCD1:
INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
SEG7:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0））;
ENDENTITY;
ARCHITECTUREONEOFTRAIS
BEGIN
PROCESS（BCD1）IS
BEGIN
CASEBCD1IS
WHEN"0000"=>SEG7<="0111111";
WHEN"0001"=>SEG7<="0000110";
WHEN"0010"=>SEG7<="1011011";
WHEN"0011"=>SEG7<="1001111";
WHEN"0100"=>SEG7<="1100110";
WHEN"0101"=>SEG7<="1101101";
WHEN"0110"=>SEG7<="1111101";
WHEN"0111"=>SEG7<="0000111";
WHEN"1000"=>SEG7<="1111111";
WHEN"1001"=>SEG7<="1101111";
WHENOTHERS=>SEG7<="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:
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYSHOWIS
PORT（DIN:
INSTD_LOGIC_VECTOR（9DOWNTO0）;
CLK,CLEAR,DIAL,RE_DIAL:
INSTD_LOGIC;
KEYOUT:
OUTSTD_LOGIC;
SET:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
SEG8:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0））;
ENDENTITY;
ARCHITECTUREONEOFSHOWIS
SUBTYPETENISSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
SIGNALBCD:
TEN;
TYPENUMBER1ISARRAY（7DOWNTO0）OFSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
SIGNALNUMBER:
NUMBER1;
SIGNALKEY,KEY1,CLK1,DIAL1,RE_DIAL1:
STD_LOGIC;
SIGNALCOUNT:
STD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
SIGNALCOUNT1:
STD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
SIGNALCOUNT2:
STD_LOGIC_VECTOR（2DOWNTO0）;
SIGNALDIN1:
STD_LOGIC_VECTOR（9DOWNTO0）;
SIGNALLOCK:
STD_LOGIC_VECTOR（31DOWNTO0）;
BEGIN
PROCESS（CLK）IS
BEGIN
IFRISING_EDGE（CLK）THEN
COUNT1<=COUNT1+1;
ENDIF;
ENDPROCESS;
CLK1<='0'WHENCOUNT1<"1100"ELSE'1';
PROCESS（CLK1）IS
BEGIN
IFRISING_EDGE（CLK1）THEN
DIN1（9DOWNTO0）<=DIN（9DOWNTO0）;
DIAL1<=DIAL;
RE_DIAL1<=RE_DIAL;
ENDIF;
ENDPROCESS;
KEY<=（DIN1（0）ORDIN1
（1）ORDIN1
（2）ORDIN1（3）ORDIN1（4）ORDIN1（5）ORDIN（6）ORDIN1（7）ORDIN1（8）ORDIN1（9））;
PROCESS（CLK1）IS
BEGIN
IFFALLING_EDGE（CLK1）THEN
IFCOUNT2="100"THEN
IFCLEAR='0'ANDRE_DIAL='0'THEN
KEY1<=KEY;
ELSIFCLEAR='1'ANDRE_DIAL='0'THENKEY1<=CLK;
ELSEKEY1<=RE_DIAL1;
ENDIF;
COUNT2<="000";
ELSECOUNT2<=COUNT2+1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESS;
PROCESS（DIN1）ISBEGINIFDIN1（6）='1'THENBCD<="0110";
ELSIFDIN1
（1）='1'THENBCD<="0001";
ELSIFDIN1
（2）='1'THENBCD<="0010";
ELSIFDIN1（3）='1'THENBCD<="0011";
ELSIFDIN1（4）='1'THENBCD<="0100";
ELSIFDIN1（5）='1'THENBCD<="0101";
ELSIFDIN1（0）='1'THENBCD<="0000";
ELSIFDIN1（7）='1'THENBCD<="0111";
ELSIFDIN1（8）='1'THENBCD<="1000";
ELSIFDIN1（9）='1'THENBCD<="1001";
ELSEBCD<="0000";ENDIF;
ENDPROCESS;
KEYOUT<=KEY1;
PROCESS（KEY1）IS
BEGIN
IFRISING_EDGE（KEY1）THEN
IFCLEAR='0'ANDRE_DIAL1='0'THEN
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='1'ANDRE_DIAL1='0'THEN
NUMBER（0）<=NUMBER
（1）;
NUMBER
（1）<=NUMBER
（2）;
NUMBER
（2）<=NUMBER（3）;
NUMBER（3）<=NUMBER（4）;
NUMBER（4）<=NUMBER（5）;
NUMBER（5）<=NUMBER（6）;
NUMBER（6）<=NUMBER（7）;
NUMBER（7）<="1111";
ELSE
NUMBER（7）<=LOCK（31DOWNTO28）;
NUMBER（6）<=LOCK（27DOWNTO24）;
NUMBER（5）<=LOCK（23DOWNTO20）;
NUMBER（4）<=LOCK（19DOWNTO16）;
NUMBER（3）<=LOCK（15DOWNTO12）;
NUMBER
（2）<=LOCK（11DOWNTO8）;
NUMBER
（1）<=LOCK（7DOWNTO4）;
NUMBER（0）<=LOCK（3DOWNTO0）;
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESS;
PROCESS（CLK）IS
BEGIN
IFRISING_EDGE（CLK）THEN
COUNT<=COUNT+1;
ENDIF;
ENDPROCESS;
PROCESS（COUNT）IS
BEGIN
CASECOUNTIS
WHEN"0001"=>SET<=NUMBER（7）;SEG8<="00000001";
WHEN"0011"=>SET<=NUMBER（6）;SEG8<="00000010";
WHEN"0101"=>SET<=NUMBER（5）;SEG8<="00000100";
WHEN"0111"=>SET<=NUMBER（4）;SEG8<="00001000";
WHEN"1001"=>SET<=NUMBER（3）;SEG8<="00010000";
WHEN"1011"=>SET<=NUMBER
（2）;SEG8<="00100000";
WHEN"1101"=>SET<=NUMBER
（1）;SEG8<="01000000";
WHEN"1111"=>SET<=NUMBER（4）;SEG8<="10000000";
WHENOTHERS=>NULL;
ENDCASE;
ENDPROCESS;
PROCESS（DIAL1）IS
BEGIN
IFRISING_EDGE（DIAL1）THEN
LOCK（31DOWNTO28）<=NUMBER（7）;
LOCK（27DOWNTO24）<=NUMBER（6）;
LOCK（23DOWNTO20）<=NUMBER（5）;
LOCK（19DOWNTO16）<=NUMBER（4）;
LOCK（15DOWNTO12）<=NUMBER（3）;
LOCK（11DOWNTO8）<=NUMBER
（2）;
LOCK（7DOWNTO4）<=NUMBER
（1）;
LOCK（3DOWNTO0）<=NUMBER（0）;
ENDIF;
ENDPROCESS;
ENDARCHITECTURE;
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
[1]松著.EDA技术实用教程（第二版）.：
科学,2005.
[2]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，2003.
[4]松，王国栋.VHDL实用教程.：
电子科技大学，2006年，7月.
[5]国洪.可编程器件EDA技术与实践[M].：
机械工业，2004年7月.
[6]俊超.集成电路设计VHDL教程[M].：
希望电子，2002年8月.
指导教师：
永福2016年6月10日
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