EDA課程設(shè)計-多功能數(shù)字鐘設(shè)計

EDA課程設(shè)計學(xué)院:電氣信息學(xué)院專業(yè)年級:通信工程2013級姓名:學(xué)號課題:課程設(shè)計指導(dǎo)老師:日期：2016年7月6日第一章多功能數(shù)字鐘的設(shè)計1、設(shè)計任務(wù)了解數(shù)字鐘的工作原理，進一步熟悉語言編寫驅(qū)動七段數(shù)碼管顯示代碼，并且掌握用多進程的方式實現(xiàn)一個綜合性的程序。最終實現(xiàn)硬件和軟件多功能數(shù)字鐘的設(shè)計。（1）顯示的格式為小時-分鐘-秒鐘，是24小時制，整點報時時間為5秒，級從整點前5秒鐘開始進行報時提示，燈開始閃爍，過整點后，停止閃爍。（2）系統(tǒng)時鐘選擇時鐘模塊的10，要得到1時鐘信號，必須對系統(tǒng)時鐘進行10000次分頻。（3）調(diào)整時間的按鍵用按鍵模塊的S1和S2，S1調(diào)節(jié)小時，每按下一次，小時增加一個小時，S2調(diào)節(jié)分鐘，每按下一次，分鐘增加一分鐘。另外用S8按鍵作為系統(tǒng)時鐘復(fù)位，復(fù)位后全部顯示00-00-00。2、方案設(shè)計2.1軟件設(shè)計方案用語言編寫程序?qū)崿F(xiàn)設(shè)計內(nèi)容中需要實現(xiàn)的功能。將編寫好的的程序加載到硬件電路中，從而驅(qū)動七段數(shù)碼管時間，并用按鍵控制時間的變化，用軟件仿真驗證實驗結(jié)果。2.2硬件設(shè)計方案在軟件方案實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，將已經(jīng)運行成功的程序，將結(jié)果燒制到硬件電路中，最后生成頂層電路原理圖。3、設(shè)計的具體實現(xiàn)3.1設(shè)計步驟3.1.1打開=2\*軟件，新建一個工程3.1.2建完工程之后，再新建一個，打開編輯器對話框；3.1.3按照自己設(shè)計方案，在編輯窗口編寫程序；(程序見附錄)3.1.4編寫完程序后，保存在自己新建的文件夾在D盤的目錄下；3.1.5對自己編寫的程序進行編譯仿真，對程序的錯誤進行修改，直到完全通過編譯和仿真；3.1.6仿真無誤后，依照按鍵開關(guān)、數(shù)碼管、燈與的管腳連接表進行管腳分配。分配完成后，在進行編譯一次，以使管腳分配生效；端口名使用模塊信號對應(yīng)管腳說明數(shù)字信號源C13時鐘為10按鍵開關(guān)S1P25調(diào)整小時按鍵開關(guān)S2P26調(diào)整分鐘按鍵開關(guān)S8N25復(fù)位0燈模塊1G13整點倒計時1燈模塊2G152燈模塊3G143燈模塊4H120數(shù)碼管A段F13時間顯示1數(shù)碼管B段F142數(shù)碼管C段F153數(shù)碼管D段E154數(shù)碼管E段F165數(shù)碼管F段F176數(shù)碼管G段E180位選0G181位選1G172位選2G163.1.7用下載電纜通過口將對應(yīng)的文件加載到中，觀察設(shè)計結(jié)果是否和自己的編程思想一致。4、設(shè)計的實驗驗證結(jié)果4.1在硬件電路板上，七段數(shù)碼管顯示的結(jié)果在附錄中的數(shù)字時鐘的源程序，當(dāng)設(shè)計文件加載到目標(biāo)器件后，將數(shù)字信號源模塊的時鐘選為10，數(shù)碼換開始顯示時間，從00︰00︰00開始。整點正在前5秒的時候。燈的模塊15開始閃爍，一旦超過整點，停止顯示。按動按鍵開關(guān)的S1、S2小時和分鐘開始步進，步進開始調(diào)整。按下按鍵開關(guān)S8，顯示恢復(fù)到00-00-00從新開始顯示時間。4.2用軟件的方法仿真驗證實驗結(jié)果4.2.1用生成頂層原理圖輸入法的結(jié)果和分析4.2.2用軟件仿真波形的仿真結(jié)果和分析在100的情況下，將、S1、S2設(shè)置在高電平和低電平時，仿真結(jié)果沒有發(fā)生變化，因為時鐘周期很長，所以無變化。5、心得體會通過本次課程設(shè)計對這門課程又有了更深入的了解和學(xué)習(xí)，特別是對語言編寫程序的掌握進一步的加強了。在進行硬件調(diào)試的時候因為管腳分配錯誤的問題一直得不到正確的硬件仿真結(jié)果，也讓我明白了做實驗需要認(rèn)真仔細。6、參考文獻[1]李景華,杜玉遠.可編程邏輯器件與技術(shù).沈陽:東北大學(xué)出版社,2000[2]數(shù)字電路教程.北京：電子工業(yè)出版社，2005[3]曲偉建.技術(shù)在數(shù)字電子電路設(shè)計中的應(yīng)用[J].電測與儀表.2004(05)[4]林若波.基于的有限狀態(tài)機電路設(shè)計[J].中國水運(理論版).2007(09)[5]康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）［M］．北京：高等教育出版社，2001．第二章交通信號燈控制器設(shè)計1、設(shè)計任務(wù)用設(shè)計一個簡單的交通燈控制器，具有如下功能：（1）設(shè)計一個交通信號燈控制器，由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停在禁行線外。（2）用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號燈，用傳感器或邏輯開關(guān)作檢測車輛是否到來的信號。（3）主干道處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來時才允許通行。主干道亮綠燈時，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時，主干道亮紅燈。主、支干道均有車時，兩者交替允許通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，設(shè)立45秒、25秒計時、顯示電路。（4）在每次由綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡，使行駛中的車輛有時間停到禁行線外，設(shè)立5秒計時、顯示電路。2、方案設(shè)計2.1設(shè)計思路（1） 主、支干道用傳感器檢測車輛到來情況，實驗電路用邏輯開關(guān)代替。（2） 45秒、25秒、5秒定時信號可用順計時，也可用倒計時，計時起始信號由主控電路給出，定時結(jié)束信號也輸入到主控電路，由主控電路啟、閉三色信號燈或啟動另一計時電路。（3） 主控電路是核心，這是一個時序電路，其輸入信號為：車輛檢測信號（A，B）；45秒、25秒、5秒定時信號（C，D，E）。其狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖如下所示：2.2設(shè)計總體框圖具體控制過程為支干道沒有車來，主干道處于常允許通行的狀態(tài)，此時主干道亮綠燈，支干道亮紅燈，支干道有車來，即主、支干道均有車，兩者交替允許通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，且在每次由綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡。由于主、支干道有45秒和25秒得放行時間，以及每次由綠燈亮到紅燈亮的轉(zhuǎn)換過程中，要亮5秒黃燈作為過渡，所以設(shè)計45秒、25秒和5秒計時電路，均采用倒計時?？紤]到顯示的方便，每個計時電路又由計數(shù)器和碼型轉(zhuǎn)換電路組成。碼型轉(zhuǎn)換電路是把對應(yīng)的二進制碼直接轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管顯示時的碼字，采用數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。2.3狀態(tài)分析表2.4電路原理圖3、功能電路的設(shè)計3.1細化的設(shè)計總體框圖根據(jù)設(shè)計要求和系統(tǒng)所具有功能，并參考相關(guān)的文獻資料經(jīng)行方案設(shè)計畫出如下所示的十字路口交通燈控制器系統(tǒng)框圖，及為設(shè)計的總體方案，框圖如下圖所示：交通交通燈控制及計時模塊掃描顯示模塊顯示3.2燈控制器電路設(shè)計由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個入口處設(shè)置紅、綠、黃、左拐允許四盞信號燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停在禁行線外，左拐燈亮允許車輛向左拐彎。信號燈變換次序為：主支干道交替允許通行，主干道每次放行40S，亮5S紅燈讓行駛中的車輛有時間停到禁行線外，左拐放行15秒，亮5S紅燈；支干道放行30S，亮5S黃燈，左拐放行15秒，亮5S紅燈，其中主支干道的紅黃綠燈表示如、、、、、。程序如下：;1164;(;);;();;()045;;(''1')'0'0;'0';1;;><='0'<='0'<='1';<='1'<='0'<='0';()='1'45<'0''0';<'1''1';;(())='1'<'0''0';<'1''1';;><='0'<='1'<='0';<='1'<='0'<='0';5<'0''0';<'1''1';;><='1'<='0'<='0';<='0'<='0'<='1';()='1'25<'0''0';<'1''1';;'0'<'0''0';<'1''1';;><='1'<='0'<='0';<='0'<='1'<='0';5<'0''0';<'1''1';;;;;;3.3計數(shù)器的設(shè)計根據(jù)路上狀況，設(shè)計各個顯示計時部分，包括45s、25s和5s，各部分采用順時計數(shù)方法。各模塊如下：程序如下：45;1164;;45S(45;4545(70));45S;45S6(50);(45)'0'6B<661;(''1')45='1'6B<61;45='0'6B<661;;;;(6B)6B"000000"=>45M<="01000101"45B<="01010000";"000001"=>45M<="01000100"45B<="01001011";"000010"=>45M<="01000011"45B<="01001000";"000011"=>45M<="01000010"45B<="01000111";"000100"=>45M<="01000001"45B<="01000110";"000101"=>45M<="01000000"45B<="01000101";"000110"=>45M<="00111001"45B<="01000100";"000111"=>45M<="00111000"45B<="01000011";"001000"=>45M<="00110111"45B<="01000010";"001001"=>45M<="00110110"45B<="01000001";"001010"=>45M<="00110101"45B<="01000000";"001011"=>45M<="00110100"45B<="01101001";"001100"=>45M<="00110011"45B<="00111000";"001101"=>45M<="00110010"45B<="00110111";"001110"=>45M<="00110001"45B<="00110110";"001111"=>45M<="00110000"45B<="00110101";"010000"=>45M<="00101001"45B<="00110100";"010001"=>45M<="00101000"45B<="00110011";"010010"=>45M<="00100111"45B<="00110010";"010011"=>45M<="00100110"45B<="00110001";"010100"=>45M<="00100101"45B<="00110000";"010101"=>45M<="00100100"45B<="00101001";"010110"=>45M<="00100011"45B<="00101000";"010111"=>45M<="00100010"45B<="00100111";"011000"=>45M<="00100001"45B<="00100110";"011001"=>45M<="00100000"45B<="00100101";"011010"=>45M<="00011001"45B<="00100100";"011011"=>45M<="00011000"45B<="00100011";"011100"=>45M<="00010111"45B<="00100010";"011101"=>45M<="00010110"45B<="00100001";"011110"=>45M<="00010101"45B<="00100000";"011111"=>45M<="00010100"45B<="00011001";"100000"=>45M<="00010011"45B<="00011000";"100001"=>45M<="00010010"45B<="00010111";"100010"=>45M<="00010001"45B<="00010110";"100011"=>45M<="00010000"45B<="00010101";"100100"=>45M<="00001001"45B<="00010100";"100101"=>45M<="00001000"45B<="00010011";"100110"=>45M<="00000111"45B<="00010010";"100111"=>45M<="00000110"45B<="00010001";"101000"=>45M<="00000101"45B<="00010000";"101001"=>45M<="00000100"45B<="00001001";"101010"=>45M<="00000011"45B<="00001000";"101011"=>45M<="00000010"45B<="00000111";"101100"=>45M<="00000001"45B<="00000110";>45M<="00000000"45B<="00000000";;;;25;1164;;25S(25;2525(70));;25S5(40);(25)'0''0'5B<551;(''1')25='1'5B<51;25='0'5B<551;;;;(5B)5B"00000"=>25B<="00100101"25M<="00110000";"00001"=>25B<="00100100"25M<="00101001";"00010"=>25B<="00100011"25M<="00101000";"00011"=>25B<="00100010"25M<="00100111";"00100"=>25B<="00100001"25M<="00100110";"00101"=>25B<="00100000"25M<="00100101";"00110"=>25B<="00011001"25M<="00100100";"00111"=>25B<="00011000"25M<="00100011";"01000"=>25B<="00010111"25M<="00100010";"01001"=>25B<="00010110"25M<="00100001";"01010"=>25B<="00010101"25M<="00100000";"01011"=>25B<="00010100"25M<="00011001";"01100"=>25B<="00010011"25M<="00011000";"01101"=>25B<="00010010"25M<="00010111";"01110"=>25B<="00010001"25M<="00010110";"01111"=>25B<="00010000"25M<="00010101";"10000"=>25B<="00001001"25M<="00010100";"10001"=>25B<="00001001"25M<="00010100";"10010"=>25B<="00001000"25M<="00010011";"10011"=>25B<="00000110"25M<="00010001";"10100"=>25B<="00000101"25M<="00010000";"10101"=>25B<="00000100"25M<="00001001";"10110"=>25B<="00000011"25M<="00001000";"10111"=>25B<="00000010"25M<="00000111";"11000"=>25B<="00000001"25M<="00000110";>25B<="00000000"25M<="00000000";;;;05;1164;;05S(0505;5(70));05S;05S3(20);(0505B)(''1')05'1'3B<31;05'1'3B<31;05'0'3B<331;;;;(3B)3B"000"=>5<="