南郵時序比較器課程設(shè)計報告

-.z.目錄第一章技術(shù)指標1.1整體功能1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3電氣指標1.4設(shè)計條件第二章整體電路設(shè)計2.1設(shè)計原理2.1.1數(shù)據(jù)處理器2.1.2控制器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2.4.1方案選擇2.4.2求激勵函數(shù)2.4.3控制器發(fā)出的命令2.4.4外部發(fā)出的命令2.4.5發(fā)光二級管的邏輯表達式2.4.6電路圖2.4.7仿真﹑分析﹑結(jié)論第三章頂層圖3.1處理器 3.2控制器 3.3總圖第四章試驗小結(jié)和心得體會4.1實驗小結(jié)4.2心得體會第一章技術(shù)指標1.1整體功能現(xiàn)代工業(yè)控制和微機系統(tǒng)中離不開數(shù)據(jù)處理器。時序比較器是數(shù)據(jù)處理器的一個部分，它能將輸入的8421BCD碼存儲并進行比較，最終以十進制數(shù)顯示其大小。時序比較器的功能是，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)1.3電氣指標（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，用十進制數(shù)顯示出來。（2）顯示時間5S～10S，顯示結(jié)束電路自動清零，進入初始狀態(tài)。（3）僅在開機后人工操作RESET開關(guān)，使RESET=0整機清零，整機立即進入工作狀態(tài)；LED1點亮表示允許輸入第一組數(shù)據(jù)*a。（4）按一次AJ鍵，表示輸入一脈沖信號，*a被確認后LED2點亮，表示允許輸入第二組數(shù)據(jù)*a。（5）再按一次AJ鍵，*b被確認,電路立即比較大小，輸出顯示大數(shù)。（6）對比較結(jié)果：*a>*b，*a=*b或*a<*b,應(yīng)有LED顯示。*a>*b時，LED1閃亮；*a<*b時,LED2閃亮；*a=*b時，兩燈交替閃亮。（7）系統(tǒng)設(shè)計要求采用ASM圖法。 1.4設(shè)計條件（1）電源條件，直流穩(wěn)壓電源輸出+5V。（2）必須采用ASM圖法進行設(shè)計，否則設(shè)計無效。（3）可供選擇foundation3.1開發(fā)軟件的庫提供的元件器件:第二章整體電路設(shè)計2.1設(shè)計原理2.1.1數(shù)據(jù)處理器（1）輸入數(shù)據(jù)進行寄存，比較數(shù)據(jù)大小，選擇比較結(jié)果。（2）大數(shù)送顯示寄存器，通過譯碼器顯示大數(shù)。同時比較器將結(jié)果送組合電路驅(qū)動兩只發(fā)光二極管。2.1.2控制器（1）開機后接收RESET鍵的復位信號,使控制器處于初始狀態(tài)。（2）確認按鍵送來的單脈沖信號使控制器由初始狀態(tài)進入工作狀態(tài)。（3）控制器根據(jù)自身工作狀態(tài)來控制數(shù)據(jù)寄存器，接收輸入數(shù)據(jù)和將寄存器中的數(shù)據(jù)比較結(jié)果顯示出來。2.1.3顯示電路顯示電路二—十進制譯碼器電路輸入數(shù)據(jù)為二進制碼，顯示為十進制數(shù)。二進制碼轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)的電路，需要加修正電路，列出二—十進制數(shù)轉(zhuǎn)換的真值表，找出其修正電路的特點。十進制數(shù)轉(zhuǎn)換的真值表，找出其修正電路的特點。其參考電路見“課題十六數(shù)字式電纜對線器”中的“二、電路設(shè)計提示”。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建立處理器明細表2.3.1分析首先根據(jù)明細表可知，處理器有三個寄存器，即：A寄存器、B寄存器和C寄存器；其次處理器有比較器、數(shù)據(jù)選擇器和譯碼器。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芯片實現(xiàn)其三個功能比較器。從74194功能表可知，它有兩個功能控制端M1M0，即：功能控制端的功能表如表3所示。同時74194芯片清零為異步清零。2.A寄存器的控制信號：RESET74194清零M1M0SET*a11所以M1M0=SET*aCR=RESET+T0電路圖：仿真：結(jié)論:電路仿真結(jié)果完全符合設(shè)計要求。B寄存器的功能1.從處理器明細表可知有3個功能：清零、保持和置數(shù)。同樣采用74194實現(xiàn)。則M1=M0=SET*b,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)計要求。(3)T寄存器的功能1.從處理器明細表可知,它主要是作為定時器使用。定時長度為：8s,即為M=9的加法計數(shù)器。從處理器明細表可知,它主要是作為定時器使用。定時長度為：8s,即為M=9的加法計數(shù)器。當控制器進入T3狀態(tài)時，計數(shù)器開始計數(shù)；當所計的數(shù)為“9”時，計數(shù)器停止計數(shù)并清零返回到初始狀態(tài)。因此，T寄存器的功能有3個：清零、計數(shù)和預置零。根據(jù)以上分析T寄存器可選用74161芯片來實現(xiàn)它的3個功能，即：P=T=SETPT，CR=RESET+T0D3=D2=D1=D0=0(4)總結(jié)：三個寄存器的命令(1)A寄存器(74194)的命令:CR=RESET+T0，SET*a=T1AJ(2)B寄存器(74194)的命令:CR=RESET+T0,SET*b=T2AJ(3)T寄存器(74161)的命令:CR=RESET+T0,SETPT=T3.2.3.2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為四位而二進制數(shù)，則選用74157四個二選一數(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A=FA〈B=1時，選擇D1數(shù)據(jù)輸出（Y=B，B為大數(shù)）。當A=FA〈B=0時，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E=1，Y=0時，數(shù)據(jù)選擇器不工作；當E=0，Y輸出取決于地址A。因此，從ASM圖和處理器明細表可知：E=T3當T3=0時，E=1，Y=0時，數(shù)據(jù)選擇器不工作；當T3=1時，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：仿真：結(jié)論：電路仿真結(jié)果完全符合設(shè)計要求。2.3.5分頻器實驗箱上提供2KHz振蕩信號，通過1000分頻可獲的2Hz振蕩信號。電路圖：仿真：結(jié)論：電路仿真結(jié)果完全符合設(shè)計要求。2.4控制器設(shè)計2.4.1方案選擇控制器采用每態(tài)一個D觸發(fā)器實現(xiàn)。由于ASM圖中有四個狀態(tài)，所以需要4個D觸發(fā)器。如圖2.4.1.2.4.2求激勵函數(shù):2.4.3控制器發(fā)出的命令2.4.4外部發(fā)出的命令2.4.5發(fā)光二級管的邏輯表達式2.4.6控制器電路圖：合成的芯片圖：2.4.7仿真﹑分析﹑結(jié)論1.A數(shù)大于B數(shù),LED1亮2.A數(shù)等于B數(shù),LED1，LED2交替閃亮3.A數(shù)小于B數(shù),LED2亮4.控制器控制置數(shù)操作結(jié)論：以上電路仿真結(jié)果完全符合設(shè)計要求。第三章總圖3.1處理器3.1.1處理器=A寄存器+B寄存器+T寄存器+MU*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,*3-*0=0110,置數(shù)A，GG=1RESET=0,T2=1,T1=T3=0,*3-*0=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），T=8時全部清零3.1.3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=BT8=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.T8=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.T8=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)計要求。3.3總圖總圖=處理器+控制器+分頻器3.3.2仿真分析a.置數(shù)器清零T1=1,T2=T3=0,置數(shù)A，LED1亮 T2=1,T1=T3=0,置數(shù)B，LED2亮T3=1,T2=T1=0，LED1，LED2交替閃亮，比較結(jié)果：A=BT8=1,回到狀態(tài)1b.1.置數(shù)器清零2.T1=1,T2=T3=0,置數(shù)A，LED1亮 3.T2=1,T1=T3=0,置數(shù)B，LED2亮4.T3=1,T2=T1=0，LED1閃亮，比較結(jié)果：A>B5.T8=1,回到狀態(tài)1c.1.置數(shù)器清零2.T1=1,T2=T3=0,置數(shù)A，LED1亮 3.T2=1,T1=T3=0,置數(shù)B，LED2亮4.T3=1,T2=T1=0，LED2閃亮，比較結(jié)果：A<B5.T8=1,回到狀態(tài)1結(jié)論：下載燒錄芯片，實物驗證完全符合設(shè)計要求。3.4電路圖第四章試驗小結(jié)和心得體會4.1實驗小結(jié)課程概況簡介1.實驗名稱為：時序比較器2.課程名稱為：電子電路課程設(shè)計（32學時，兩周）3.課程性質(zhì)為：必修（2學分）4.使用教材為:《電子電路課程設(shè)計》*豫滇編5.教學目的為：a.提高模擬電路、數(shù)字電路理論和實驗的綜合能力b.掌握綜合型電子電路的設(shè)計、裝配和調(diào)測方法c.掌握電子元器件資料和電路資料的檢索方法d.提高設(shè)計報告的撰寫能力e.全面培養(yǎng)學生科技工作素質(zhì)4.2心得體會為期兩周的課程設(shè)計實驗已經(jīng)結(jié)束，我們本次實驗的題目是時序比較器。實驗中運用到了很多我們以前所學的數(shù)字電路以及電子實驗的知識，可以說是數(shù)字電路和實驗課課程的一次結(jié)合應(yīng)用。我們的實驗主要是建立在軟件foundation3.1的基礎(chǔ)上。在老師提供的大綱以及指標下，我們從簡單到復雜，從局部到整體，從構(gòu)思到草圖，從紙面到實物有計劃地經(jīng)過理論學習，整體設(shè)計，局部設(shè)計，各部分仿真，整體仿真，實物驗證