時(shí)序比較器課程設(shè)計(jì)

4-目錄第一章技術(shù)指標(biāo)1.1整體功能描述1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求1.3電氣指標(biāo)1.4擴(kuò)展指標(biāo)1.5設(shè)計(jì)條件第二章整體電路設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原理2.1.1數(shù)據(jù)處理器的功能2.1.2控制器的功能2.1.3顯示電路2.2建立算法流程圖和ASM圖.2.2.1算法流程圖2.2.2ASM圖2.3建立處理器明細(xì)表2.3.1分析2.3.2比較器2.3.3數(shù)據(jù)選擇器2.3.4譯碼顯示電路2.3.5分頻器2.4控制器設(shè)計(jì)2.5定時(shí)器2.6秒信號產(chǎn)生電路測試與調(diào)試3.1處理器 3.2控制器 3.3總圖3.4實(shí)物圖第四章試驗(yàn)小結(jié)和心得體會 第一章技術(shù)指標(biāo)1.1整體功能描述現(xiàn)代工業(yè)控制和微機(jī)系統(tǒng)中離不開數(shù)據(jù)處理器。時(shí)序比較器是數(shù)據(jù)處理器的一個(gè)部分，它能將輸入的8421BCD碼存儲并進(jìn)行比較，最終以十進(jìn)制數(shù)顯示其大小。時(shí)序比較器的功能是，用同一組輸入端口分兩次送入兩組數(shù)據(jù)，經(jīng)過比較顯示出數(shù)值大的一組數(shù)據(jù)值。1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求:時(shí)序比較器的總體結(jié)構(gòu)框圖如下圖：RESET：開機(jī)后按復(fù)位鍵，低電平有效，整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位。AJ：當(dāng)一組數(shù)據(jù)（X3~X0）設(shè)置完畢后，按“確認(rèn)”鍵后，輸入的這組數(shù)據(jù)有效。Y1：Y1常亮，要求輸入第一組數(shù)據(jù)，若閃亮，則為第一組數(shù)據(jù)為大數(shù)。Y2：Y2常亮，要求輸入第二組數(shù)據(jù)，若閃亮，則為第二組數(shù)據(jù)為大數(shù)。D3～D0：較大數(shù)輸出端，驅(qū)動顯示十進(jìn)制數(shù)。1.3電氣指標(biāo)（1）數(shù)據(jù)輸入采用并行送數(shù)，系統(tǒng)先后收到兩組8421BCD碼后比較其大小，將大數(shù)輸出，用十進(jìn)制數(shù)顯示出來。（2）顯示時(shí)間5S～10S，顯示結(jié)束電路自動清零，進(jìn)入初始狀態(tài)。（3）僅在開機(jī)后人工操作RESET開關(guān)，使RESET=0整機(jī)清零，整機(jī)立即進(jìn)入工作狀態(tài)；LED1點(diǎn)亮表示允許輸入第一組數(shù)據(jù)Xa。（4）按一次AJ鍵，表示輸入一脈沖信號，Xa被確認(rèn)后LED2點(diǎn)亮，表示允許輸入第二組數(shù)據(jù)Xa。（5）再按一次AJ鍵，Xb被確認(rèn),電路立即比較大小，輸出顯示大數(shù)。（6）對比較結(jié)果：Xa>Xb，Xa=Xb或Xa<Xb,應(yīng)有LED顯示。Xa>Xb時(shí)，LED1閃亮；Xa<Xb時(shí),LED2閃亮；Xa=Xb時(shí)，兩燈交替閃亮。（7）系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求采用ASM圖法。2.2.2ASM圖2.3建立處理器明細(xì)表2.3.1寄存器(1)A寄存器的功能1.保持、置數(shù)和清零。根據(jù)分析A寄存器的功能，選取74194芯片實(shí)現(xiàn)其三個(gè)功能比較器。從74194功能表可知，它有兩個(gè)功能控制端M1M0，即：功能控制端的功能表如表3所示。同時(shí)74194芯片清零為異步清零。2.A寄存器的控制信號：RESET74194清零M1M0SETXa11所以M1M0=SETXaCR=RESET+T0電路圖：仿真：結(jié)論:電路仿真結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求。B寄存器的功能1.從處理器明細(xì)表可知有3個(gè)功能：清零、保持和置數(shù)。同樣采用74194實(shí)現(xiàn)。則M1=M0=SETXb,CR=RESET+T02.電路圖：3.仿真:4.結(jié)論：電路仿真結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求。2.3.2比較器選擇7485芯片1.(A=B）i=1,（A<B）i=0,（A>B）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.輸出FA＞B、FA＜B、FA=B；A3～A0=B3～B0，則FA=B=1，F(xiàn)A＞B=FA＜B=0A3～A0＞B3～B0，則FA＞B=1，F(xiàn)A=B=FA＜B=0A3～A0＜B3～B0，則FA＜B=1，F(xiàn)A=B=FA＞B=0c.電路圖：d.仿真：e.結(jié)論：電路仿真結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求。2.3.3數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)題目技術(shù)要求選出大數(shù)，即從A和B兩數(shù)中選出大數(shù)。可選用二選一數(shù)據(jù)選擇器。由于A和B為四位而二進(jìn)制數(shù)，則選用74157四個(gè)二選一數(shù)據(jù)選擇器。（1）二選一數(shù)據(jù)選擇器的地址控制端和數(shù)據(jù)端連接。從ASM圖和處理器明細(xì)表可知，輸出端輸出大數(shù)，地址A端連接到FA〈B。數(shù)據(jù)端D1接B寄存器的Q端；數(shù)據(jù)端D0接A寄存器的Q端當(dāng)A=FA〈B=1時(shí)，選擇D1數(shù)據(jù)輸出（Y=B，B為大數(shù)）。當(dāng)A=FA〈B=0時(shí)，A〉B，選擇D0數(shù)據(jù)輸出（Y=A，A為大數(shù)）A=B，選擇D0數(shù)據(jù)輸出（Y=A，選A輸出）（2）二選一數(shù)據(jù)選擇器的使能端控制命令當(dāng)E=1，Y=0時(shí)，數(shù)據(jù)選擇器不工作；當(dāng)E=0，Y輸出取決于地址A。因此，從ASM圖和處理器明細(xì)表可知：E=T3當(dāng)T3=0時(shí)，E=1，Y=0時(shí)，數(shù)據(jù)選擇器不工作；當(dāng)T3=1時(shí)，E=0，數(shù)據(jù)選擇器工作。電路圖：仿真：結(jié)論：電路仿真結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求。2.3.4譯碼顯示電路顯示管：共陰極譯碼管：方案選擇——用VHDL硬件描述語言描述，編譯成所需的邏輯器件.（連線方便，效率高）電路圖：4仿真結(jié)論：電路仿真結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求。2.3.5分頻器利用555產(chǎn)生100Hz時(shí)鐘信號，通過74160分頻可獲的1Hz時(shí)鐘信號。電路圖：仿真：結(jié)論：電路仿真結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求。2.4控制器設(shè)計(jì)控制器采用每態(tài)一個(gè)D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。由于ASM圖中有四個(gè)狀態(tài)，所以需要4個(gè)D觸發(fā)實(shí)驗(yàn)中使用GAL16V8，所以以上內(nèi)容可以通過編程燒到GAL16V8中，有利于電路的集成。代碼如下：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定時(shí)器(74161一片)電路圖：2.6秒信號產(chǎn)生電路測試與調(diào)試3.1處理器3.1.1處理器=A寄存器+B寄存器+CNT寄存器+MUX數(shù)據(jù)選擇器+比較器3.1.2仿真圖分析：RESET=1,T1=T2=T3=0,置數(shù)器清零RESET=0,T1=1,T2=T3=0,X3-X0=0110,置數(shù)A，GG=1RESET=0,T2=1,T1=T3=0,X3-X0=1000,置數(shù)B，LL=1RESET=0,T3=1,T1=T2=0,置數(shù)器比較，A-G輸出大數(shù)11111111（8），CNT=8時(shí)全部清零3.1.3結(jié)論：以上電路仿真結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求。3.2控制器3.2.1控制器=控制器+LED1+LED23.2.2仿真：AJ=0,T1=1,T2=T3=0,LED1=1,置數(shù)AAJ=1,T2=1,T1=T3=0,LED1=1,置數(shù)BAJ=1,T3=1,T2=T3=0,LED1,LED2交替閃爍,比較結(jié)果：A=BCNT8=1,回到狀態(tài)11.RESET=1,清零2.AJ=0,T1=1,T2=T3=0,LED1=1,置數(shù)A3.AJ=1,T2=1,T1=T3=0,LED1=1,置數(shù)B4.AJ=1,T3=1,T2=T3=0,LED1交替閃爍,比較結(jié)果：A>B5.CNT8=1,回到狀態(tài)11.RESET=1,清零2.AJ=0,T1=1,T2=T3=0,LED1=1,置數(shù)A3.AJ=1,T2=1,T1=T3=0,LED1=1,置數(shù)B4.AJ=1,T3=1,T2=T3=0,LED2交替閃爍,比較結(jié)果：A<B5.CNT8=1,回到狀態(tài)13.2.3總結(jié)：以上電路仿真結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求。3.3總圖3.3.1總圖=處理器+控制器+分頻器.3.4實(shí)物圖第四章試驗(yàn)小結(jié)和心得體會為期兩周的課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)終于即將結(jié)束，我們本次實(shí)驗(yàn)的題目是時(shí)序比較器，應(yīng)該說在我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷娑茧x不開其應(yīng)用。作為一名微電子專業(yè)的學(xué)生，電子電路設(shè)計(jì)是我們的必修課。通過這兩周的課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我們最基本的實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)素養(yǎng)。試驗(yàn)中還運(yùn)用到了很多我們以前所學(xué)的數(shù)字電路的知識，可以說是數(shù)字電路課程的一次擴(kuò)展應(yīng)用。在老師一步步地耐心講解下，我們從簡單到復(fù)雜，從局部到整體，有計(jì)劃地經(jīng)過理論學(xué)習(xí)，整體設(shè)計(jì)，局部設(shè)計(jì)，各部分仿真，整體仿真，實(shí)物驗(yàn)證等步驟，最終完成設(shè)計(jì)要求。實(shí)驗(yàn)的各部分都是環(huán)環(huán)相扣，緊密相連的，任何一個(gè)部分做的不到位都會影響到以后的設(shè)計(jì)。在試驗(yàn)中，我們也遇到了很多問題，有些甚至是在后面才發(fā)現(xiàn)的，這些都是很正常的，這就需要