BCD7段譯碼器1

1、沈 陽 工 程 學 院EDA技術 課程設計專業(yè)班級： 學生姓名： 指導教師： 沈陽工程學院課程設計任務書課程設計題目：BCD七段譯碼器設計系 別 班級 學生姓名 學號 指導教師 職稱 講 師 課程設計進行地點： 實訓F213 任 務 下 達 時 間： 2013年 12 月 20 日起止日期： 2013年12 月30 日起至2014年1 月10 日止系主任 田景賀 2013年 12 月 10日批準以下內容根據(jù)各專業(yè)特點自行確定（如條件、資料、內容、任務、進度安排及要求等）：1設計題目：設計BCD顯示譯碼器1.1設計目的：（1）掌握BCD顯示譯碼器的構成、原理與設計方法；（2）熟悉MAXPLUSI

2、I軟件的使用方法。1.2基本要求：（1）能用VHDL語言設計BCD顯示譯碼器電路； （2）能進行BCD顯示譯碼器硬件下載； （3）應用層次化的設計方法。1.3發(fā)揮部分：（1）設計輸入信號波形，并進行設計仿真； （2）編程并進行硬件仿真；2.對設計說明書、論文撰寫內容、格式、字數(shù)的要求1）課程設計說明書（論文）是體現(xiàn)和總結課程設計成果的載體，一般不應少于3000字。2）學生應撰寫的內容為：中文摘要和關鍵詞、目錄、正文、參考文獻等。課程設計說明書（論文）的結構及各部分內容要求可參照沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范執(zhí)行。應做到文理通順，內容正確完整，書寫工整，裝訂整齊。3）說明書（論文）手寫或打

3、印均可。手寫要用學校統(tǒng)一的課程設計用紙，用黑或藍黑墨水工整書寫；打印時按沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范的要求進行打印。4）課程設計說明書（論文）裝訂順序為：封面、任務書、成績評審意見表、中文摘要和關鍵詞、目錄、正文、參考文獻。3.時間進度安排：順序階段日期計 劃 完 成 內 容備注112.3012.31選題，搜集資料，熟悉設計環(huán)境201.0201.06調試程序301.07-01.08仿真程序401.09-01.10完成課程設計說明書(論文)、進行答辯沈 陽 工 程 學 院 EDA 課程設計成績評定表系（部）： 班級： 學生姓名： 指 導 教 師 評 審 意 見評價內容具 體 要 求權重評

4、 分加權分調研論證能獨立查閱文獻,收集資料；能制定課程設計方案和日程安排。0.15432工作能力態(tài)度工作態(tài)度認真，遵守紀律，出勤情況是否良好，能夠獨立完成設計工作， 0.25432工作量按期圓滿完成規(guī)定的設計任務，工作量飽滿，難度適宜。0.25432說明書的質量說明書立論正確，論述充分，結論嚴謹合理，文字通順，技術用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.55432指導教師評審成績（加權分合計乘以12） 分加權分合計指 導 教 師 簽 名： 年 月 日評 閱 教 師 評 審 意 見評價內容具 體 要 求權重評 分加權分查閱文獻查閱文獻有一定廣泛性；有綜合歸納資料的能力0.254

5、32工作量工作量飽滿，難度適中。0.55432說明書的質量說明書立論正確，論述充分，結論嚴謹合理，文字通順，技術用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.35432評閱教師評審成績（加權分合計乘以8）分加權分合計評 閱 教 師 簽 名： 年 月 日課 程 設 計 總 評 成 績分摘 要CD4511是一個用于驅動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼器，具有BCD轉換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域寗覮ED顯示器。CD4511 是一片 CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅動器。其中a b c d 為 BCD 碼輸入，a為

6、最低位。LT為燈測試端，加高電平時，顯示器正常顯示，加低電平時，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時使所有筆段均消隱，正常顯示時， B1端應加高電平。另外 CD4511有拒絕偽碼的特點，當輸入數(shù)據(jù)越過十進制數(shù)9(1001)時，顯示字形消隱。LE是鎖存控制端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數(shù)據(jù)。ag是 7 段輸出，可驅動共陰LED數(shù)碼管。關鍵字：數(shù)碼管，譯碼器，共陰極I目 錄摘 要I引 言11 EDA概述21.1.EDA的概念21.2 EDA的特點21.3 VHDL語言的概念21.4 VHDL語言的優(yōu)點32 BCD7段譯碼器工作原理42.1 工

7、作原理43 程序設計63.1源程序64 程序仿真74.1程序編譯74.2器件設置74.3引腳設置84.4串口通信94.5波形仿真10總 結11致 謝12參考文獻13附 錄14BCD七段譯碼器引 言從目前的EDA技術來看，其發(fā)展趨勢是政府重視、使用普及、應用廣泛、工具多樣、軟件功能強大。 中國EDA市場已漸趨成熟，不過大部分設計工程師面向的是PCB制板和小型ASIC領域，僅有小部分（約11%）的設計人員開發(fā)復雜的片上系統(tǒng)器件。為了與臺灣和美國的設計工程師形成更有力的競爭，中國的設計隊伍有必要引進和學習一些最新的EDA技術。 在信息通信領域，要優(yōu)先發(fā)展高速寬帶信息網(wǎng)、深亞微米集成電路、新型元器件、

8、計算機及軟件技術、第三代移動通信技術、信息管理、信息安全技術，積極開拓以數(shù)字技術、網(wǎng)絡技術為基礎的新一代信息產品，發(fā)展新興產業(yè)，培育新的經濟增長點。要大力推進制造業(yè)信息化，積極開展計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工程（CAE）、計算機輔助工藝（CAPP）、計算機機輔助制造（CAM）、產品數(shù)據(jù)管理（PDM）、制造資源計劃（MRPII）及企業(yè)資源管理（ERP）等。有條件的企業(yè)可開展“網(wǎng)絡制造”，便于合作設計、合作制造，參與國內和國際競爭。開展“數(shù)控化”工程和“數(shù)字化”工程。自動化儀表的技術發(fā)展趨勢的測試技術、控制技術與計算機技術、通信技術進一步融合，形成測量、控制、通信與計算機（M3C）結構。

9、在ASIC和PLD設計方面，向超高速、高密度、低功耗、低電壓方面發(fā)展。 外設技術與EDA工程相結合的市場前景看好，如組合超大屏幕的相關連接，多屏幕技術也有所發(fā)展。 中國自1995年以來加速開發(fā)半導體產業(yè)，先后建立了幾所設計中心，推動系列設計活動以應對亞太地區(qū)其它EDA市場的競爭。 在EDA軟件開發(fā)方面，目前主要集中在美國。但各國也正在努力開發(fā)相應的工具。日本、韓國都有ASIC設計工具，但不對外開放。中國華大集成電路設計中心，也提供IC設計軟件，但性能不是很強。相信在不久的將來會有更多更好的設計工具在各地開花并結果。據(jù)最新統(tǒng)計顯示，中國和印度正在成為電子設計自動化領域發(fā)展最快的兩個市場，年夏合增

10、長率分別達到了50%和30%。 EDA技術發(fā)展迅猛，完全可以用日新月異來描述。EDA技術的應用廣泛，現(xiàn)在已涉及到各行各業(yè)。EDA水平不斷提高，設計工具趨于完美的地步。EDA市場日趨成熟，但我國的研發(fā)水平仍很有限，尚需迎頭趕上。IIBCD七段譯碼器1 EDA概述1.1.EDA的概念EDA（Electronic Design Automation）即電子設計自動化，其技術是在電子CAD技術基礎上發(fā)展起來的計算機軟件系統(tǒng)，是指以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果，進行電子產品的自動設計。EDA技術就是以計算機硬件和系統(tǒng)軟件為操作平臺，借鑒前人的電路和系統(tǒng)

11、、數(shù)據(jù)庫管理、圖形學、圖論和拓撲邏輯、編輯原理、計算數(shù)學、人工智能和微電子學集成電路設計等領域中的最新科技成果而研制開發(fā)的商品。 利用EDA工具，電子設計師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設計電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計算機完成，并可以將電子產品從電路設計、性能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個過程的計算機上自動處理完成。1.2 EDA的特點1) 現(xiàn)代化EDA技術大多采用“自頂向下(Top-Down)”的設計程序,從而確保設計方案整體的合理和優(yōu)化。2) HDL給設計帶來很多優(yōu)點:語言公開可利用;語言描述范圍寬廣;使設計與工藝無關;可以系統(tǒng)編程和現(xiàn)場編程,使設計便于交流、保存、修改和重復使用,能

12、夠實現(xiàn)在線升級。3) 自動化程度高,設計過程中隨時可以進行各級的仿真、糾錯和調試,使設計者能早期發(fā)現(xiàn)結構設計上的錯誤。4) 可以并行操作,現(xiàn)代EDA技術建立了并行工程框架結構的工作環(huán)境。1.3 VHDL語言的概念VHDL 的英文全名是 Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，誕生于 1982 年。1987 年底，VHDL被 IEEE 和美國國防部確認為標準硬件描述語言。VHDL主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結構，行為，功能和接口。除了含有許多具有硬件特征的語句外，VHDL的語言形式和描述風格與句法是十分類似于一般

13、的計算機高級語言。VHDL的程序結構特點是將一項工程設計，或稱設計實體（可以是一個元件，一個電路模塊或一個系統(tǒng)）分成外部（或稱可視部分，及端口）和內部（或稱不可視部分），既涉及實體的內部功能和算法完成部分。在對一個設計實體定義了外部界面后，一旦其內部開發(fā)完成后，其他的設計就可以直接調用這個實體。這種將設計實體分成內外部分的概念是VHDL系統(tǒng)設計的基本點。1.4 VHDL語言的優(yōu)點1）VHDL語言功能強大，設計方式多樣2）VHDL語言具有多層次的電路設計描述功能3）VHDL語言具有很強的移植能力，其主要體現(xiàn)在對于同一個硬件電路的VHDL描述，它可以從一個模擬器移植到另一個模擬器上、從一個綜合器移

14、植到另一個綜合器上或者從一個工作平臺移植到另一個工作平臺上去執(zhí)行。4）VHDL語言的設計描述與器件無關5）VHDL語言程序易于共享和復用12 BCD7段譯碼器工作原理2.1 工作原理7段數(shù)碼管是純組合電路，通常的小規(guī)模專用IC，如74系列或4000系列的器件只能作十進制BCD碼譯碼，然而數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理和運算都是二進制的，所以輸出表達都是十六進制的。為了滿足十六進制的譯碼顯示，最方便的方法是利用譯碼程序在CPLD/FPGA中來實現(xiàn)。但為了簡化過程，首先完成7段BCD碼譯碼器的設計。共陽4位BCD譯碼器有4個輸入端用來輸入BCD碼，7個輸入端分別對應到七段顯示器的a、b、c、d、e、f、g七

15、段數(shù)碼管。根據(jù)BCD七段顯示譯碼器的真值表原理進行實驗，如表2.1.1表2.1 BCD七段顯示譯碼器真值表輸入輸出數(shù)字A3A2A1A0QaQbQcQdQeQfQg字形00000111111001000101100001200101101101230011111100134010001100114501011011011560110101111167011111100107810001111111891001111101191010101110111A1110110011111B1211001001110C1311010111101D1411101001111E1511111000111F4位B

16、CD譯碼器應具備的腳位：輸入端：A3、A2、A1、A0；輸出端：Qa、Qb、Qc、Qd、Qe、Qf、Qg。 如當Q輸出為“1101101”時，數(shù)碼管的7個段：a、b、c、d、e、f、g分別接1101101；接有高電平的段發(fā)亮，于是數(shù)碼管顯示“5”。圖2.1 數(shù)字顯示譯碼器 BCD七段譯碼器就是根據(jù)上述原理組成的， 只是為了使用方便，增加了一些輔助控制電路。這類集成譯碼器產品很多，類型各異，它們的輸出結構也各不相同，因而使用時要予以注意。上圖是BCD七段譯碼器驅動LED數(shù)碼管(共陰)的接法。圖中，電阻是上拉電阻，也稱限流電阻，當譯碼器內部帶有上拉電阻時，則可省去。數(shù)字顯示譯碼器的種類很多，現(xiàn)已有

17、將計數(shù)器、鎖存器、譯碼驅動電路集于一體的集成器件，還有連同數(shù)碼顯示器也集成在一起的電路可供選用。3 程序設計3.1源程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY DECORD7 IS PORT(A:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); EN:OUT STD_LOGIC);END DECORD7;ARCHITECTURE BEHAVE OF DECORD7 IS BEGIN PRO

18、CESS(A) BEGIN CASE A(3 DOWNTO 0)IS -BCD WHEN"0000"=>Q<="0111111" WHEN"0001"=>Q<="0000110" WHEN"0010"=>Q<="1011011" WHEN"0011"=>Q<="1001111" WHEN"0100"=>Q<="1100110" WHEN&

19、quot;0101"=>Q<="1101101" WHEN"0110"=>Q<="1111101" WHEN"0111"=>Q<="0000111" WHEN"1000"=>Q<="1111111" WHEN"1001"=>Q<="1101111" WHEN OTHERS=>Q<="0000000"END CASE;

20、 END PROCESS;EN<='0'END BEHAVE;4 程序仿真4.1程序編譯選取窗口菜單File-Project-Save&Compile，即可進行編譯，針對Massage-Compiler窗口所提供的信息修改電路文件，直到沒有錯誤為止。圖4.1 程序編譯4.2器件設置選Assign菜單中的Device，在Device Family下拉菜單選擇MAX7000S系列的EPM7128SLC84-15，單擊OK按鈕。圖4.2 器件設置4.3引腳設置選取窗口菜單Assign-Device，出現(xiàn)對話框，單擊Search按鈕，出現(xiàn)對話框，單擊List按鈕，選擇A0

21、，單擊OK按鈕。圖4.3 引腳設置單擊OK按鈕后，出現(xiàn)對話框Pin/Location/Chip，選擇Pin并且選擇相應的引腳，單擊OK按鈕。按以上順序，依次給A0、A1、A2、A3、Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6引腳設置。圖4.4 引腳設置4.4串口通信進入波形編輯窗口MAX+plus2-Waveform Editor，進行波形編輯窗口。引入輸入和輸出腳：選取窗口菜單Node-Insert Nodes，出現(xiàn)對話框，單擊list按鈕，選擇Nodes&Groups from SNF中的輸入與輸出，單擊OK按鈕進行波形編輯。設定時鐘的周期：選取窗口菜單縮小，設定為100.0ns。圖

22、4.5 串口通信4.5波形仿真設定初始值，選取窗口菜單File-Save as，出現(xiàn)對話框，選擇.scf，單擊OK按鈕。選取窗口菜單File-Save Simulate,顯示如圖所示的波形圖。圖4.6 波形仿真觀察輸入結果的正確性，選取窗口菜單Node-Insert Nodes，出現(xiàn)對話框，單擊list按鈕，選擇Nodes&Groups from SNF中的A與Q，單擊OK按鈕，分別雙擊A、Q，選擇BIN，單擊OK按鈕?？?結有了一個更深的的了解，并且不再局限于以前的書面上的東西，而是把所學的內容舉一反三并不斷擴展。我在這次課設中我懂得了有些問題是可以自己慢慢看書、摸索，在反復嘗試的過

23、程中解決，雖仍會有些問題和某些缺陷，但它使我感到了一絲成就感。我相信這種方法還可以運用到以后的實際工作當中去，是解決問題的一個方法，并在老師的指導會變得更加完善！此次課程設計制作讓我了解有關BCD七段譯碼器的原理與設計理念；在最后的仿真結果卻不一定與理想的完全一樣，因為，在實際操作操作失誤。所以，在設計時應考慮兩者的差異，從中找出最適合的設計方法。通過調試來發(fā)現(xiàn)自己的錯誤，并分析排除故障，使我對小功率放大其的知識得以加深。我深深地感受到了自己所學到知識的有限，明白了只學好課本上的知識是不夠的，要通過圖書館和互聯(lián)網(wǎng)等各種渠道來擴充自己的知識。另外，用MAX+PlusII仿真的過程中，我熟悉了這一

24、仿真軟件的用法，發(fā)現(xiàn)這是個很有用的軟件，可以在不做實物的情況下，檢查程序，看運行結果。熟悉它的用法對以后應該很有幫助?？傊谶@次兩周的課程設計中，我鞏固了以前課本所學的知識，掌握了以前涉及但未研究的新知識，了解了調試的辦法，還學習了一門新的仿真軟件的用法，最主要的是鍛煉了自己獨立解決問題的能力。致 謝我們專業(yè)上學期開設了EDA課程，對EDA這門課程有了初步的了解，這次的EDA課程設計短學期給了我們進一步了解并掌握EDA的機會，我們都感到非常的興奮。學習的過程中，幫助最大之一無疑是來自網(wǎng)絡。很多時候，通過網(wǎng)絡，我們都可以獲取到所需要的學習資料。但是，隨著我們學習的深入，我們會發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡提供的東

25、西是有限度的，好像大部分的資料都差不多，或者說是適合大部分的初學者所需，而當我們想進一步提高時，卻發(fā)現(xiàn)能夠獲取到的資料越來越少，EDA資料中大部分都是一些程序，并沒有實際性有用的資料。因此，我都非常珍惜這次的EDA課設，因為我個人都對EDA的學習產生了濃厚的興趣，認為EDA對自己在編寫程序學習有很大的幫助。雖然這次短學期只有短短的兩周的時間，但是我想只要我用心學習，認真準備，共同探討，齊心協(xié)力，一定會有所收獲，希望老師也能對我有所期待。參考文獻1 黃正瑾.在系統(tǒng)編程技術及其應用.南京：東南大學出版社，19972 彭介華.電子技術課程設計指導.北京：高等教育出版社，19973 李國麗，朱維勇.電

26、子技術實驗指導書.合肥：中國科技大學出版社，20004 潘松，黃繼業(yè).EDA技術實用教程.北京：科學出版社，20025 鄭家龍，王小海，章安元.集成電子技術基礎教程.北京：高等教育出版社，20026 宋萬杰，羅豐，吳順君.CPLD技術及其應用.西安：西安電子科技大學出版社，19997 張昌凡，龍永紅，彭濤.可編程邏輯器件及VHDL設計技術.廣州：華南工學院出版社，20018 盧杰，賴毅.VHDL與數(shù)字電路設計.北京：科學出版社，20019 王金明，楊吉斌.數(shù)字系統(tǒng)設計與Verilog HDL.北京：電子工業(yè)出版社，2002 10 張明.Verilog HDL實用教程.成都：電子科技大學出版社，199911 12 Essential electronic design automation (EDA) = Mark D. Birnbaum13 Sweetening the Pot: Adding Glycosylation to the Biomarker Discovery Equation14 Ethnic Differences in C-Reactive Protein Concentrations15 Two sensitive time-resolved fluoroimmunoassays for cellular f