1、電子設(shè)計(jì)自動化大作業(yè)題 目 數(shù)字秒表設(shè)計(jì) 學(xué) 院 控制科學(xué)與工程學(xué)院班 級 自動化0803 姓 名 學(xué) 號 二oo一一年五月十二日題 目：數(shù)字秒表的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)要求：(1)數(shù)字秒表的計(jì)時(shí)精度是10ms; (2)復(fù)位開關(guān)可以在任何情況下使用，計(jì)時(shí)在計(jì)時(shí)過程中，只要按一下復(fù)位開關(guān)，計(jì)時(shí)器就清零，并做好下次計(jì)時(shí)的準(zhǔn)備； （3）具有啟/停開關(guān)，即按一下啟/停開關(guān)，啟動計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，再按一下啟/停開關(guān)則停止計(jì)時(shí)。 (4)數(shù)字秒表的計(jì)時(shí)范圍是0秒59分59.99秒，顯示的最長時(shí)間為59分59秒二、總體設(shè)計(jì)：1、總體結(jié)構(gòu)圖通過3-8譯碼器控制8位數(shù)碼管的亮滅sel模塊選擇輸入信號控制選擇模塊輸出的數(shù)據(jù)時(shí)鐘

2、的分秒和毫秒 輸入到choice中通過數(shù)據(jù)的編碼控制數(shù)碼管的顯示2、各模塊功能1) sel模塊：將掃描信號輸給選擇(choice)模塊2）選擇模塊：按掃描信號的指定選擇輸出3）3-8譯碼模塊：通過sel給的信號來控制8位數(shù)碼管位的亮滅4）計(jì)時(shí)模塊：分別對毫秒，秒，分計(jì)時(shí) 5)顯示模塊：通過choice模塊的輸出信號來控制 三、單元模塊設(shè)計(jì)1、模塊名: sel模塊設(shè)計(jì)（1）模塊功能: clk為掃描時(shí)鐘脈沖，selout端不停的發(fā)出掃描到的信號（2）端口定義: clk為信號輸入端 selout2.0為選擇到的信號輸出（3）vhdl源程序library ieee;use ieee.std_logic

3、_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity sel is port(clk: in std_logic; selout: out std_logic_vector(2 downto 0);end sel;architecture one of sel is signal count: std_logic_vector(2 downto 0);begin process(clk) begin if clkevent and clk=1 then if (count=101) then count=000; else count=count+1

4、; end if; end if; end process; selout=count; end one;（4）仿真結(jié)果說明：來一個(gè)上升沿，selout的值增1，可以證明模塊是正確的。2、模塊名:選擇模塊設(shè)計(jì)（1）模塊功能: 按掃描信號的指定選擇輸出（2）端口定義: a,b,c為控制信號； data13.0, data23.0, data33.0, data43.0, data53.0, data63.0分別是毫秒的低位，毫秒的高位，秒的低位，秒的高位，分的低位，分的高位的數(shù)據(jù)值； ch_out3.0為選擇輸出端。（3）vhdl源程序library ieee;use ieee.std_logi

5、c_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity choice isport(a,b,c:in std_logic;data1,data2,data3,data4,data5,data6:in std_logic_vector(3 downto 0); ch_out:out std_logic_vector( 3 downto 0);end choice;architecture behave of choice issignal ch:std_logic_vector(2 downto 0);beginch(2)=c;ch(1)=b;ch(0

6、)ch_outch_outch_outch_outch_outch_out null;end case; end process;end behave;（4）仿真結(jié)果說明：abc的值遞增，ch_out選擇輸出data1,data2,data3,data4,data5,data6的值，證明模塊是正確的3、模塊名: 3-8譯碼模塊設(shè)計(jì)（1）模塊功能: 通過sel給的信號來控制8位數(shù)碼管位的亮滅。（2）端口定義: 輸入端sel2.0值大小來選擇輸出q的值輸出端q7.0來控制燈哪位亮（3）vhdl源程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.

7、std_logic_unsigned.all;entity decode3_8 isport(sel: in std_logic_vector(2 downto 0); q: out std_logic_vector(7 downto 0);end decode3_8;architecture a of decode3_8 isbeginq = 11111110 when sel = 0 else 11111101 when sel = 1 else 11111011 when sel = 2 else 11110111 when sel = 3 else 11101111 when sel

8、= 4 else 11011111 when sel = 5 else 11111111;end a;（4）仿真結(jié)果說明：sel的值遞增，q的相應(yīng)位會亮，證明模塊是正確的。41模塊名: 毫秒計(jì)時(shí)模塊設(shè)計(jì)（1）模塊功能: 對毫秒位的計(jì)數(shù)（2）端口定義: clk為信號時(shí)鐘輸入端 reset為復(fù)位端 pause為暫停端 co為進(jìn)位信號輸出端 qh:毫秒信號的高位輸出端 ql: 毫秒信號的低位輸出端（3）vhdl源程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity m100 isport(c

9、lk:in std_logic; reset:in std_logic; pause:in std_logic; co:out std_logic; qh:buffer std_logic_vector(3 downto 0); ql:buffer std_logic_vector(3 downto 0);end m100;architecture behave of m100 isbeginco=1 when (qh=1001 and ql=1001) else 0; process(clk,reset,pause)begin if(reset=0) thenqh=0000;ql=0000;

10、 elsif(pause=0)then qh=qh; ql=ql; elsif (clkevent and clk=1) thenif (ql=1001) thenql=0000; if (qh=1001) then qh=0000; else qh=qh+1; end if; else ql=ql+1;end if; end if; end process;end behave;（4）仿真結(jié)果說明：毫秒為100進(jìn)制，高位和地位都是10進(jìn)制，高位到10會有進(jìn)位，可以證明模塊的正確性4.2模塊名: 秒計(jì)時(shí)模塊設(shè)計(jì)（1）模塊功能: 對毫秒位的計(jì)數(shù)（2）端口定義: clk為信號時(shí)鐘輸入端 reset

11、為復(fù)位端 pause為暫停端 co為進(jìn)位信號輸出端 qh:毫秒信號的高位輸出端 ql: 毫秒信號的低位輸出端（3）vhdl源程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity m60_sec isport(reset:in std_logic; pause:in std_logic; ci:in std_logic; co:out std_logic; qh:buffer std_logic_vector(3 downto 0); ql:buffer std_logic_vector

12、(3 downto 0);end m60_sec;architecture behave of m60_sec isbegin co=1 when (qh=0101 and ql=1001 and ci=1) else 0;process(reset,pause,ci)begin if(reset=0) thenqh=0000;ql=0000; elsif(pause=0)then qh=qh; ql=ql; elsif (cievent and ci=1) thenif (ql=1001) thenql=0000; if (qh=0101) then qh=0000; else qh=qh+

13、1; end if; else ql=ql+1;end if; end if;end process;end behave;（4）仿真結(jié)果說明：秒進(jìn)制為60進(jìn)制，高位到6會有進(jìn)位，低位為10進(jìn)制，可以證明模塊的正確性4.3模塊名: 分計(jì)時(shí)模塊設(shè)計(jì)（1）模塊功能: 對毫秒位的計(jì)數(shù)（2）端口定義: clk為信號時(shí)鐘輸入端 reset為復(fù)位端 pause為暫停端 co為進(jìn)位信號輸出端 qh:毫秒信號的高位輸出端 ql: 毫秒信號的低位輸出端（3）vhdl源程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.al

14、l;entity m60_min isport(reset:in std_logic; pause:in std_logic; ci:in std_logic; qh:buffer std_logic_vector(3 downto 0); ql:buffer std_logic_vector(3 downto 0);end m60_min;architecture behave of m60_min isbeginprocess(reset,pause,ci)begin if(reset=0) thenqh=0000;ql=0000; elsif(pause=0)then qh=qh; ql

15、=ql; elsif (cievent and ci=1) thenif (ql=1001) thenql=0000; if (qh=0101) then qh=0000; else qh=qh+1; end if; else qlq_showq_showq_showq_showq_showq_showq_showq_showq_showq_shownull;end case;end process;end behave;（4）仿真結(jié)果說明：隨著adr的值增加，q_show輸出相應(yīng)的值，數(shù)碼管相應(yīng)的段會亮，證明模塊是正確的四、數(shù)字秒表整體組裝1、頂層原理圖1.工作情況輸入信號經(jīng)過分頻器輸給計(jì)時(shí)

16、模塊，計(jì)時(shí)模塊的各位輸給選擇(choice)模塊，選擇模塊選擇輸出，再經(jīng)過轉(zhuǎn)碼(bcd_7)模塊控制數(shù)碼管段的亮滅；輸入信號的另一路經(jīng)過分頻器給掃描(sel)模塊，sel的輸出信號一方面給choice模塊提供提供選擇信號，另一方面又給譯碼器(decode3_8)模塊提供譯碼信號來控制燈位的亮滅。，pause和reset分別控制暫停和復(fù)位。 2.模塊間的連接關(guān)系：掃描(sel)模塊的輸出端接譯碼(decode3_8)模塊和選擇(choice)模塊，計(jì)時(shí)模塊接選擇(choice)模塊，選擇(choice)模塊將選到的信號給轉(zhuǎn)碼(bcd_7)模塊控制數(shù)碼管段的亮滅2、仿真結(jié)果說明：輸入信號后，數(shù)碼管會不停的被掃描，段和位會選擇亮，可以證明模塊的正確性管腳分配：管腳編號管腳