時序比較器課程設計

4-目錄第一章技術指標1.1整體功能描述1.2系統(tǒng)結構要求1.3電氣指標1.4擴展指標1.5設計條件第二章整體電路設計2.1設計原理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控制器設計2.5定時器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實物圖第四章試驗小結和心得體會 第一章技術指標1.1整體功能描述現(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)結構要求:時序比較器的總體結構框圖如下圖：RESET：開機后按復位鍵，低電平有效，整個系統(tǒng)復位。AJ：當一組數(shù)據(jù)（X3~X0）設置完畢后，按“確認”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)動顯示十進制數(shù)。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，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)Xa。（4）按一次AJ鍵，表示輸入一脈沖信號，Xa被確認后LED2點亮，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,電路立即比較大小，輸出顯示大數(shù)。（6）對比較結果：Xa>Xb，Xa=Xb或Xa<Xb,應有LED顯示。Xa>Xb時，LED1閃亮；Xa<Xb時,LED2閃亮；Xa=Xb時，兩燈交替閃亮。（7）系統(tǒng)設計要求采用ASM圖法。2.2.2ASM圖2.3建立處理器明細表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M1M0SETXa11所以M1M0=SETXaCR=RESET+T0電路圖：仿真：結論:電路仿真結果完全符合設計要求。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=SETXb,CR=RESET+T02.電路圖：3.仿真:4.結論：電路仿真結果完全符合設計要求。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.結論：電路仿真結果完全符合設計要求。2.3.3數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)題目技術要求選出大數(shù)，即從A和B兩數(shù)中選出大數(shù)?？蛇x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：結論：電路仿真結果完全符合設計要求。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：4仿真結論：電路仿真結果完全符合設計要求。2.3.5分頻器利用555產(chǎn)生100Hz時鐘信號，通過74160分頻可獲的1Hz時鐘信號。電路圖：仿真：結論：電路仿真結果完全符合設計要求。2.4控制器設計控制器采用每態(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)實驗中使用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時全部清零3.1.3結論：以上電路仿真結果完全符合設計要求。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,比較結果：A<B5.CNT8=1,回到狀態(tài)13.2.3總結：以上電路仿真結果完全符合設計要求。3.3總圖3.3.1總圖=處理器+控制器+分頻器.3.4實物圖第四章試驗小結和心得體會為期兩周的課程設計實驗終于即將結束，我們本次實驗的題目是時序比較器，應該說在我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷娑茧x不開其應用。作為一名微電子專業(yè)的學生，電子電路設計是我們的必修課。通過這兩周的課程設計，培養(yǎng)了我們最基本的實驗和設計素養(yǎng)。試驗中還運用到了很多我們以前所學的數(shù)字電路的知識，可以說是數(shù)字電路課程的一次擴展應用。在老師一步步地耐心講解下，我們從簡單到復雜，從局部到整體，有計劃地經(jīng)過理論學習，整體設計，局部設計，各部分仿真，整體仿真，實物驗證等步驟，最終完成設計要求。實驗的各部分都是環(huán)環(huán)相扣，緊密相連的，任何一個部分做的不到位都會影響到以后的設計。在試驗中，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