EDA課程設計方案八路呼叫器

PAGEPAGE10太原科技大學：名字起個什么目錄TＯC＼o”1-３"\h＼z\ｕＨYPERＬINＫ\ｌ"＿Ｔｏｃ2484６1４８2”一、設計任務與要求 ＰAGERＥF_Tｏc2４84６148２＼h１HＹPＥRLINＫ\l”＿Toｃ２4846148３＂二、總體框圖 PＡGEREＦ_Toｃ24８４６1483\ｈ１ＨYPERLIＮK\ｌ”＿Tｏc24846１４８4＂總體框圖 PＡGＥREF_Ｔｏｃ２4８４６1４84\ｈ1HYPERLIＮK\l＂_Toc２４８461485＂三.選擇器件?PAGERＥF＿Ｔoc２4８46１485\ｈ1ＨYＰERＬINＫ＼ｌ＂_Toc2484６１486"四。功能模塊?PAGＥREF_Tｏc２484６14８6\h２ＨYＰEＲＬINK\l”_Toc24８4６14８７＂1．編碼器?PＡGＥRＥF＿Tｏc24８４61487\h2HYPＥRLＩＮK\ｌ"_Tｏｃ２4８４61４88＂1．1規(guī)律符號?ＰAGEＲＥＦ_Tｏc2484６１488\h2HＹＰERＬＩＮＫ＼l＂_Ｔoｃ24846１489＂1。２規(guī)律功能表?PＡGＥREF＿Tｏｃ2４8４61４89\h2HYPEＲLＩNK\ｌ＂_Toc２48461４９０”１．3規(guī)律功能 PAＧERＥＦ_Tｏc2４8461４90\h２HＹPＥＲLINK\l”_Tｏc２４８4６１49１”１.４VHDＬ程序?ＰAGEREF_Toc２４8461491\h３HYＰERＬＩNK\l”_Toc２48４６14９2”1.５仿真及解析 PAGEREＦ＿Toc２4８4６14９２\h3HＹＰＥＲLINK＼l”_Toc248461４９3”2。寄存器?PAGEＲEF＿Tｏc２４846149３\ｈ3HYPERＬＩNK＼l"_Toc2484６149４＂2．1規(guī)律符號 PAGERＥＦ_Toc２484614９4\h４HYPERLIＮＫ\l＂_Toｃ24８４６１495"２．２規(guī)律功能表 PＡGEＲEF_Toｃ2４84614９５＼h4HYPＥRLＩＮK\ｌ”_Toc24８46１４96＂2．3規(guī)律功能?PAGEＲEF_Toｃ2４8４61496\ｈ4HYＰＥRLIＮK＼l”_Ｔoｃ2４8４6１４97＂２。4VＨＤL程序 PAＧERＥＦ_Toc2４84６1497\h4HYPERＬINＫ\l"_Toｃ2484614９８"2．5仿真及解析?ＰAGEREF＿Toｃ２484６1４98\h５HYＰEＲLＩNK3.譯碼器?ＰAGＥRＥF＿Tｏc２48４61499\h5HYPERLINK\l＂_Toｃ248４６１50０＂3．1規(guī)律符號?ＰＡGEＲEF_Tｏc24８461500\ｈ５HＹＰＥRＬINK\ｌ”_Ｔｏc2４８461501"3．２規(guī)律功能?PAＧEREＦ_Ｔｏc2484６１5０１\h5HYPERLINＫ\l＂_Toc２４８46１５02＂3。３VHDＬ程序 PAGＥREF_Ｔoｃ2484６15０2\ｈ6ＨYPＥRLINK\l＂_Toｃ２４８4６１５03＂3。４仿真及解析?ＰＡＧEＲEF_Toc24846150３\h６HYＰERＬINＫ\l”_Ｔoc24846150４”4。顯示電路：選用七段數(shù)碼管?PAGEＲEF＿Tｏc２4８４６1５０4＼h7ＨYPEＲＬIＮK\l”＿Toc248４61５05＂4．1規(guī)律功能表?ＰAＧEREF_Toc２4846150５\ｈ7HYＰＥＲLINＫ＼l”_Toc2484６15０６＂4．2規(guī)律功能?PAＧEＲEＦ＿Ｔoc2４8461506\ｈ７ＨYPＥRＬINK\l＂＿Ｔoｃ248461５０7”五、總體設計電路?PAGEＲＥF_Toc248４61507＼h8ＨYＰERLINK＼l"_Toｃ2484６１５０８＂總體電路原理圖?PAＧEＲEＦ_Ｔoc248４61508\ｈ8ＨYPERＬINK\ｌ"＿Tｏc２48４６1５０9"管腳安排?PＡGEＲＥF＿Toc２48４61５０9\h8HYＰERLINＫ＼ｌ＂_Toｃ２４84６151０＂仿真波形及解析 PAGＥＲＥF＿Toc２48４６1５1０\h９HYPERＬINK＼ｌ”_Tｏｃ24８4６１511”六、心得體會?PＡＧERＥF＿Toｃ2４８4６1511\h9八路呼叫器一、設計任務與要求1。當某一路呼叫時,能顯示該路的編號，編號開關與呼叫位置一一對應2．如有一路優(yōu)先呼叫了，其他路不受影響,其他路還能連續(xù)呼叫二、總體框圖?總體框圖本設計的主要功能就是呼叫時顯示對應的呼叫編號.例如：當呼叫時,0000０001代表第一路呼叫，則經(jīng)過３-８編碼器，進行二進制轉換，變?yōu)椋?1,經(jīng)過寄存器對其進行存儲,然后通過譯碼顯示電路，并且要用七段數(shù)碼管來顯示對應的呼叫編號，則00１就為０1100０00。即數(shù)碼管顯示數(shù)字1.呼叫成功。依據(jù)以上分析,可將整個設計分為三大主要模塊:呼叫編碼模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊，呼叫信息譯碼驅(qū)動模塊。將呼叫編號的譯碼器和存儲的內(nèi)設,而將顯示哪路呼叫編號的七段數(shù)碼管外接.組成的總體框圖如圖1所示：圖1總體框圖依據(jù)設計要求所知，輸入信號：八路呼叫信號，系統(tǒng)時鐘信號CLK。設計的輸出信號：八路呼叫成功與否的七段數(shù)碼顯示電路。本設計具有的功能：呼叫功能,存儲功能,數(shù)字譯碼功能，數(shù)字顯示功能。如果某一路有呼叫懇求,則該信號被送入編碼器進行編碼，編碼輸出經(jīng)寄存器后,送入顯示電路,顯示這一路的編號。三。選擇器件八路呼叫器中所用到的器件為：１、裝有ＱｕartｕsⅡ軟件的計算機一臺2、一位八段數(shù)碼顯示管３、芯片：使用Alteｒa公司生產(chǎn)的Ｃyｃｌｏne系列芯片,如EP１Ｃ12Q２４０Ｃ８芯片4、EＤA實驗箱一個5、下載接口是數(shù)字芯片的下載接口（ＪTＡG）,主要用于FPＧA芯片的數(shù)據(jù)下載6、撥鍵開關7、時鐘源四．功能模塊1。編碼器將某一信息(輸入)變換為某一特定的代碼（輸出），把二進制碼,按肯定的規(guī)律編排,例如８４21碼，格雷碼等,使每組代碼具有特定的含義(代表某個數(shù)或掌握信號）稱為編碼，具有編碼功能的規(guī)律電路稱為編碼器。編碼器有若干個輸入，在某一時刻只有一個輸入信號被轉換為二進制碼，例如8線—3線編碼器，有８個輸入,３位二進制碼輸出。由于有八路呼叫編號，則選用3-８編碼器1．１規(guī)律符號圖２３－８編碼器的符號1.2規(guī)律功能表輸入輸出Ｉ0I1I2I3I4I５I６I７Ｙ2Y１Y010０0000０00０0１0０0000001０010０000010000１0０0０01100０01０0０10000000100１010000０0１01100000０001１11圖3３-８編碼器的規(guī)律功能表１.3規(guī)律功能由圖知，使用４輸入與非門74LＳ２0組成3－8線一般編碼器,其輸入接8位規(guī)律開關，輸出Y２，Y１，Ｙ0接寄存器的輸入端。每個輸入信號以高電平為有效信號。1.4VＨDL程序LIBRＡＲYIＥEＥ;USＥＩEＥE。STD_ＬＯＧIＣ_1１6４.AＬL；ＥＮTITＹｂm8_３ISＰORＴ(I:INSTD_LOGIＣ_VECTOR（7DOWNＴO0);ｙ:OＵTSＴD＿ＬOGIＣ_VECＴＯR(２DＯＷＮＴO０)）；EＮＤｂm8_3；ＡＲCＨＩＴECTUＲＥrｔ1OFｂm8_3ＩSＢEGＩＮPＲOCESＳ(I)BEGＩNＣＡSEIＩＳＷHＥN"0000０001"＝〉y<=”000”；WHＥN＂0000０010＂=〉y<＝"001";WHEＮ"0０0０010０"=〉y〈＝＂01０＂;WHＥN"００00１0００"＝＞y<=＂011”;WＨＥN”0０010０00”=〉y＜＝"10０”；WHEＮ"00100000＂=〉y〈="1０1＂;WHEN＂01０00０００＂=〉y＜="110＂；WHＥＮ”100００000＂=＞ｙ<=＂1１1";ＷHEＮotherｓ=>y<=”０00";EＮDCＡＳE;EＮDＰROCＥSS；ENＤrｔ１;１．5仿真及解析圖４３-８編碼器的仿真波形2.寄存器常用來臨時存放指令，參加運算的數(shù)據(jù)或運算結果等，其主要組成部分是具有記憶功能的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,一個觸發(fā)器可存儲一位二進制代碼,要存儲N位二進制代碼，就得有Ｎ個觸發(fā)器.本設計選用數(shù)碼寄存器2．１規(guī)律符號圖5寄存器的符號２。２規(guī)律功能表輸入輸出ＣＬKＤQ?ＸD1D2Q１Q1圖６寄存器的規(guī)律功能表2.３規(guī)律功能數(shù)碼寄存器用于寄存一組二進制信號。寄存器常用多個鎖存器或觸發(fā)器組成，寄存器只能寄存數(shù)字0或１。數(shù)據(jù)端Ｄ，用來輸入被寄存的二進制信號;脈沖端ＣLK，在脈沖的上升沿到來時,輸出端Q隨D變化.2.４ＶHＤL程序ＬIＢRARＹＩEＥE；ＵSＥIEEE。ＳTＤ_LOGIC_１1６4。ALL；ＥＮTITYjｉcuｎqiＩSＰOＲＴ（D：ＩＮＳTD_LＯＧＩC_VEＣTＯR（2ＤＯＷNTO0)；CＬK：INＳTD_ＬOＧＩC；Q:ＯUTSTD_LOGIC_VＥCTOR(2DＯＷＮTO0)）;ＥNＤＥNTＩTYｊiｃunｑi；ＡRCＨITECTUREＡRTOFjｉcunｑiＩSBEGINＰＲOCＥＳS（CLＫ)ＩSBEＧIＮIF（ＣLＫ’ＥVＥNTＡNＤCLK＝’１＇）THENQ<=D；ENＤＩＦ;ＥＮDPRＯCESＳ；ENDAＲCHITEＣＴＵRＥAＲＴ;2。５仿真及解析圖73—８編碼器的仿真波形3。譯碼器譯碼是編碼的逆過程,在編碼時,每一種二進制代碼,都給予特定的含義,即都表示了一個確定的信號或者對象，把代碼狀態(tài)的特定含義“翻譯”出來的過程叫做譯碼,實現(xiàn)譯碼操作的電路叫做譯碼器。其可以將輸入二進制代碼的狀態(tài)翻譯成輸出信號,以表示其原來的電路。本設計選用3—８譯碼器３．１規(guī)律符號圖8３—8譯碼器的符號３。2規(guī)律功能當Ｇ1＝１,同時G２A+G2B=0時，每一個輸出端的輸出函數(shù)Ｙi=mi；當G１=１,同時Ｇ2Ａ+Ｇ2B=０的條件不滿意時，不進行譯碼，全部輸出都是高電平.3。3VHDL程序ＬＩBRＡＲYｉｅee;useiｅeｅ.sｔｄ_ｌｏgic_1１６４.all;useieｅｅ．std_loｇic＿unｓigｎeｄ.ａll；ＥＮTITYＳEG６ＩSPORＴ(NUM:INｓtｄ_lｏｇｉc＿veｃｔｏｒ（２ｄoｗnto0）;Ａ：OＵTstd_logic；Ｂ:OUＴstd_loｇiｃ；C:OＵＴｓtd_ｌogｉc;D：OＵＴstd＿logic；E：ＯUＴｓtｄ_logｉc；F：ＯUTstｄ＿logic;Ｇ：ＯUTｓｔd_loｇic;DP：ＯＵＴstd＿loｇｉc）；EＮDSEＧ6;ＡＲＣHＩTECTＵREfｕnOFＳＥＧ６ＩSsignalｌｅd:ｓtd_logic＿ｖeｃｔoｒ(6dowｎto0);BEＧINＡ<=led(6)；B<＝ｌed（5）;C＜＝leｄ（４）；D＜＝lｅｄ（３)；E＜=lｅd（２);Ｆ＜=led（1);G〈＝led(0)；DP＜＝'0'；led＜=”０１100０0＂ｗhｅnnum＝”0０1＂elsｅ”11０１１01＂wheｎnｕm＝＂０1０”eｌse”1１1１001＂whennｕｍ=”０1１＂elｓｅ”0１10011＂whennum＝＂100"else"1011011”ｗｈｅnｎum=”１01"else"1０1111１"whennuｍ="11０”ｅｌsｅ"111000０”wheｎnum=＂1１1”elsｅ”１111111＂；ENDfｕn；３。4仿真及解析圖９3－8譯碼器的仿真波形４。顯示電路：選用七段數(shù)碼管４。１規(guī)律功能表十進制或功能輸入輸入輸出輸出ＤCBA-ＢＩ/ＲBOabcdefg顯示012３456７8000００１oｎｏｎｏnonononoff100０１１ofｆoｎoｎｏｆｆofｆofｆoff２00１01ｏnｏnoffｏnｏnoｆfon30０１11ononononoｆfoｆｆｏｎ4０1001ofｆoｎｏnoｆｆｏfｆonon501011oｎoffonoｎｏｆfｏnｏｎ6０11０１onoｆfonｏｎoｎoｎon7０１1１1onononoffｏfｆｏffoff810001onｏnｏnoｎonｏnon圖１0七段數(shù)碼管的規(guī)律功能表４.２規(guī)律功能七段數(shù)碼管由發(fā)光二極管組成，又依據(jù)發(fā)光二極管的連接方式分為共陽數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管。常用LED數(shù)碼管可以顯示的數(shù)字和字符是０、1、2、３、4、5、6、７、8。Ｏｎ表示亮，ｏff表示不亮。例如，當輸入端DCBＡ分為００１時，則a為ofｆ，ｂ為on,c為on，d為ofｆ，e為oｆｆ,f為oｆf,ｇ為ofｆ,七段數(shù)碼管顯示1。五、總體設計電路總體電路原理圖圖１1總體電路原理圖由圖10所示,如果某一路有呼叫懇求，則該信號被送入３-8編碼器進行編碼，編碼輸出經(jīng)寄存器后，送入3-８譯碼顯示電路,顯示這一路的編號。例如，當輸入信號編碼器的輸入端I［７．。０]輸入00０００00１，代表第一路呼叫時，先經(jīng)過3－８編碼器，進行二進制轉換成０01,經(jīng)過寄存器對其進行存儲，然后通過３－7譯碼顯示電路,并且要用七段數(shù)碼管來顯示對應的呼叫編號,則０0１就為０1100０００．即數(shù)碼管顯示數(shù)字1。表示呼叫成功.管腳安排圖１2管腳安排本設計在實驗箱上驗證時，要用到EDA—VＩ底板的資源，又由于本設計要使用數(shù)碼管，則圖１０中的功能選擇位ＶＧA［３.．0］為00１0，對應E-PLAY－ＳＯPU，CPU板上FPGＡ芯片ＥP1Ｃ1２的功能選擇位;實驗箱上部的8個數(shù)碼管,低8位為7位段加小數(shù)點選取位，選取數(shù)碼管為０,則發(fā)送總線值為1111111０,即為圖1０中右上方的數(shù)碼選取位Ｑ[7．。0］；呼叫編號為八路，對應實驗箱右下方的八個撥鍵開關,鍵撥上表示為1,撥下表示為0。輸出信號用數(shù)碼管段信號表示，以獲得數(shù)字顯示.仿真波形及解析圖１33－８譯碼器的仿真波形六、心得體會這次EDA課程設計歷時兩個星期,在整整兩個星期的日子里，可以說是苦多于甜,但是可以學的到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固以前所學過的知識，而且學到了很多在書本