组原课设316RZI码编码器设计与实现.docx
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组原课设316RZI码编码器设计与实现
课程设计报告
课程设计名称：
计算机组成原理课程设计
课程设计题目：
3/16RZI码编码器设计与实现
院（系）：
计算机学院
专业：
网络工程
班级
学号
姓名：
指导教师
完成日期：
2011年01月14日
目录
第1章总体设计方案1
1.1设计原理1
1.2设计思路1
1.3设计环境1
第2章详细设计方案3
2.1方案图的设计与实现3
2.1.1器件的选择与引脚锁定3
2.1.2编译、综合、适配4
2.2功能模块的设计与实现4
2.2.1分频电路4
2.2.2计数器电路5
2.2.33/16码制的实现5
2.3仿真调试6
第3章编程下载与硬件测试7
3.1编程下载7
3.2硬件测试及结果分析7
参考文献9
附录（电路原理图）10
第1章总体设计方案
1.1设计原理
本次设计的任务是基于门电路和触发器等逻辑部件组成的将给定的输入数字序列按3/16RZI码输出的电路。
3/16RZI码是输入的二进制数为一时全部为高，输入二进制数为零时有3/16为高，其余全部为低。
1.2设计思路
首先要把输入的二进制数进行分频，分成16份，再根据3/16码的规则，有三位一直置高，其余根据输入的二进制数进行改变。
整体电路分为两大块，第一块是分频器，将输入的二进制数分成16份，第二块由计数器和多路选择器构成，由计数器控制多路选择器的输出，设计出电路进行仿真测试保证连线的正确性，最后完成封装以便使用。
1.3设计环境
·硬件环境：
伟福COP2000型计算机组成原理实验仪、XCV200实验板、微机；
·Xilinx环境：
Xilinxfoundationf3.1设计软件、Xilinxfoundationf3.1仿真软件。
如图1.1和1.2所示。
图1.1Xilinxfoundationf3.1设计平台
图1.2Xilinxfoundationf3.1电路连线设计平台
第2章详细设计方案
2.1方案图的设计与实现
首先要把输入的二进制数进行分频，分成16份，再根据3/16码的规则，有三位一直置高，其余根据输入的二进制数进行改变。
整体电路分为两大块，第一块是分频器，将输入的二进制数分成16份，第二块由计数器和多路选择器构成，由计数器控制多路选择器的输出。
图2.13/16RZI码编码器原理图
2.1.1器件的选择与引脚锁定
（1）器件的选择
由于硬件设计环境是基于伟福COP2000型计算机组成原理实验仪和XCV200实验板，故采用的目标芯片为XilinxXCV200可编程逻辑芯片。
（2）引脚锁定
图形文件中的输入/输出信号安排到Xilinxfoundationf3.1芯片指定的引脚上去，实现芯片的引脚锁定，各信号16位ALU芯片引脚对应关系如表2.1所示。
图形文件中的输入/输出信号
XCV200芯片引脚信号
DATA
P103
CLK
P213
DATAO
P110
表2.1信号和芯片引脚对应关系
2.1.2编译、综合、适配
利用Xilinxfoundationf3.1的原理图编辑器对顶层图形文件进行编译，并最终生成网络表文件，利用设计实现工具经综合、优化、适配，生成可供时序仿真的文件和器件下载编程文件。
2.2功能模块的设计与实现
3/16RZI码编码器包括分频电路和计数器电路，其中多路选择器包含在计数器电路上。
2.2.1分频电路
图2.2分频电路
分频电路的主要作用是把输入进来的二进制数通过D触发器依次输出。
2.2.2计数器电路
图2.3计数器电路
计数器电路的主要作用是通过计数器，多路选择器选择相应的输出。
2.2.33/16码制的实现
因为3/16码制的特点是当输入的二进制数为零时，有三位高电平输出，所以把D6、D7、D8三位输出常制高电平，如图2.4所示。
图2.4多路选择器D6、D7、D8
2.3仿真调试
仿真调试主要验证设计电路的逻辑功能、时序的正确性，本设计中主要采用功能仿真方法对设计的电路进行仿真。
首先进行波形测试。
（1）建立仿真波形文件及仿真信号选择
功能仿真时，首先建立仿真波形文件，选择仿真信号，对选定的输入信号设置参数，在本设计的仿真中共有一个数据输入IN，一个脉冲输入CLK，一个输出OUT。
（2）功能仿真结果与分析
图2.5
图2.6
由仿真图2.5、2.6可以看出，当输入的二进制数为一时全部为高，输入二进制数为零时有3/16为高，其余全部为低
第3章编程下载与硬件测试
3.1编程下载
将得到的*.bit文件下载到XCV200实验板的XCV200可编程逻辑芯片中。
3.2硬件测试及结果分析
超前进位加法器的输入数据通过XCV200实验板的输入开关实现，输出数据通过XCV200实验板的LED指示灯实现，其对应关系如表3.1所示。
将编译的*.bit文件下载到实验箱后，根据电路的引脚与实验板的对应关系，可以用实验板控制。
XCV200芯片引脚信号
XCV200实验板
D[7：
0]
K0
K、Z
K1
L[0：
7]
[A7：
A0]
L[8：
12]
[B7：
B3]
Y、N
[B2：
B1]
表3.1XCV200实验板信号对应关系
经过试验箱输入上述待输入信号后,可以验证输出结果是正确的.硬件测试如图3.1所示。
图3.1硬件测试
参考文献
[1]唐朔飞.计算机组成原理.北京:
高等教育出版社,2002
[2]曹昕燕.EDA技术实验与课程设计［M］.北京：
清华大学出版社，2006
[3]范延滨.微型计算机系统原理、接口与EDA设计技术[M].北京：
北京邮电大学出版社，2006
附录（电路原理图）
附图1封装图
附图2芯片内部电路
课程设计总结：
经过两周的组成原理课程设计，我学到了很多东西，刚进入实验室时对微机中的Xilinx软件环境掌握不够熟悉，不能熟练的应用Xilinx软件进行电路的连接，后经过老师的细心讲解，终于对Xilinx软件有了很好的掌握能力，能够熟练的应用Xilinx软件进行电路的接。
在连接电路过程中出现很多问题，如器件的选择，管脚的锁定等都出现很多错误，在老师和同学的指导下，顺利的解决了这些问题，并且在老师的指导下对未封装的电路进行了封装，顺利的完成了电路的连接。
该电路能够实现所需功能。
总的来说，这次课程设计，是一次很好的锻炼机会。
通过这次课设，我发现我的能力也得到了很大的提高，对新接触的软件，必须去查找资料，自己探索，在设计过程中我也提高了自己的动手能力。
通过这次课设我发现自己，更加有学习好网络工程这个专业的信心了，因为它可以增进知识、提高能力，它还可以让我有更加积极快乐的心态对待学习和生活，希望以后会有更多这样的机会。
真诚的感谢老师这两周给予的耐心的指导与帮助，让我在设计电路的时候少走了许多弯路，最终顺利的完成本次课程设计。
指导教师评语：
指导教师（签字）：
年月日
课程设计成绩
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