课程设计时序比较器

1、目录第一章 技术指标1.1整体功能描述1.2系统结构要求1.3电气指标1.4扩展指标1.5设计条件第二章 整体电路设计2.1设计原理2.1.1数据处理器的功能2.1.2控制器的功能2.1.3显示电路2.2建立算法流程图和asm图.2.2.1算法流程图2.2.2 asm图2.3 建立处理器明细表2.3.1分析2.3.2比较器2.3.3数据选择器2.3.4译码显示电路2.3.5分频器2.4控制器设计2.5定时器2.6秒信号产生电路第三章 测试与调试 3.1处理器3.2控制器3.3总图 3.4实物图第四章 试验小结和心得体会第一章 技术指标1.1整体功能描述 现代工业控制和微机系统中离不开数据处理器

2、。时序比较器是数据处理器的一个部分，它能将输入的8421bcd码存储并进行比较，最终以十进制数显示其大小。时序比较器的功能是，用同一组输入端口分两次送入两组数据，经过比较显示出数值大的一组数据值。 1.2系统结构要求:时序比较器的总体结构框图如下图： reset：开机后按复位键，低电平有效，整个系统复位。aj：当一组数据（x3x0）设置完毕后，按“确认”键后，输入的这组数据有效。y1：y1常亮，要求输入第一组数据，若闪亮，则为第一组数据为大数。y2：y2常亮，要求输入第二组数据，若闪亮，则为第二组数据为大数。d3d0：较大数输出端，驱动显示十进制数。1.3电气指标（1）数据输入采用并行送数，系

3、统先后收到两组8421bcd码后比较其大小，将大数输出，用十进制数显示出来。（2）显示时间5s10s，显示结束电路自动清零，进入初始状态。（3）仅在开机后人工操作reset开关，使reset=0整机清零，整机立即进入工作状态；led1点亮表示允许输入第一组数据xa。（4）按一次aj键，表示输入一脉冲信号，xa被确认后led2点亮，表示允许输入第二组数据xa。（5）再按一次aj键，xb被确认,电路立即比较大小，输出显示大数。（6）对比较结果：xaxb ，xa=xb 或 xaxb 时，led1闪亮； xaxb 时,led2闪亮；xa=xb 时，两灯交替闪亮。（7）系统设计要求采用asm图法。1.4

4、扩展指标 以串行方式从同一输入端口先后输入两组m4的序列码，每输入完一组按一次确认键，比较前后两组序列码码值的大小，并显示出大数值。序列码中后面的码值高于前面的码值。1.5设计条件电源条件，直流稳压电源输出+5v。第二章 整体电路设计2.1设计原理2.1.1数据处理器的功能（1）输入数据进行寄存，比较数据大小，选择比较结果。（2）大数送显示寄存器，通过译码器显示大数。同时比较器将结果送组合电路驱动两只发光二极管。2.1.2控制器的功能（1）开机后接收reset键的复位信号,使控制器处于初始状态。（2）确认按键送来的单脉冲信号使控制器由初始状态进入工作状态。（3）控制器根据自身工作状态来控制数据

5、寄存器，接收输入数据和将寄存器中的数据比较结果显示出来。2.1.3显示电路 显示电路二十进制译码器电路输入数据为二进制码，显示为十进制数。二进制码转换为十进制数的电路，需要加修正电路，列出二十进制数转换的真值表，找出其修正电路的特点。十进制数转换的真值表，找出其修正电路的特点。其参考电路见“课题十六 数字式电缆对线器”中的“二、电路设计提示”。2.2建立算法流程图和asm图2.2.1算法流程图2.2.2 asm图2.3 建立处理器明细表2.3.1寄存器(1)a寄存器的功能1.保持、置数和清零。根据分析a寄存器的功能，选取74194芯片实现其三个功能比较器。从74194功能表可知，它有两个功能控

6、制端m1m0，即：功能控制端的功能表如表3所示。同时74194芯片清零为异步清零。2.a寄存器的控制信号：reset 74194 清零 m1 m0 set xa 1 1 所以 m1m0=set xa cr = reset+t03. 电路图：4. 仿真：5. 结论:电路仿真结果完全符合设计要求。(2) b寄存器的功能1.从处理器明细表可知有3个功能：清零、保持和置数。同样采用74194实现。则m1=m0=set xb, cr=reset+t02.电路图：3.仿真: 4.结论：电路仿真结果完全符合设计要求。2.3.2比较器a. 选择7485芯片b. 1.(a=b）i=1 , （ab）i=0 ; 2

7、.a3a0 接a寄存器的q3q0 ;3.b3b0 接b寄存器的q3q0 ; 4.输出fab、fab、fa=b ； a3a0= b3b0 ，则fa=b =1， fab=fab=0 a3a0 b3b0 ，则fab =1，fa=b =fab=0a3a0 b3b0 ，则fab =1，fa=b =fab=0c.电路图：d.仿真：e.结论：电路仿真结果完全符合设计要求。2.3.3数据选择器根据题目技术要求选出大数，即从a和b两数中选出大数。可选用二选一数据选择器。由于a和b为四位而二进制数，则选用74157 四个二选一数据选择器。（1）二选一数据选择器的地址控制端和数据端连接。从asm图和处理器明细表可知

8、，输出端输出大数，地址a端连接到fab。 数据端d1接b寄存器的q端； 数据端d0接a寄存器的q端当a=fab=1时，选择d1数据输出（y=b，b为大数）。当a=fab=0时， ab，选择d0数据输出（y=a，a为大数） a= b，选择d0数据输出（y=a，选a输出）（2）二选一数据选择器的使能端控制命令 当e=1，y=0时，数据选择器不工作； 当e=0，y输出取决于地址a。因此，从asm图和处理器明细表可知：e=t3 当t3=0时，e=1，y=0时，数据选择器不工作；当t3=1时，e=0，数据选择器工作。(3) 电路图：(4) 仿真：(5) 结论：电路仿真结果完全符合设计要求。2.3.4译码

9、显示电路1. 显示管：共阴极2. 译码管：方案选择用vhdl硬件描述语言描述，编译成所需的逻辑器件.（连线方便，效率高）3. 电路图：4仿真4. 结论：电路仿真结果完全符合设计要求。2.3.5分频器1. 利用555产生100hz时钟信号，通过74160分频可获的1hz时钟信号。2. 电路图：3. 仿真：4. 结论：电路仿真结果完全符合设计要求。2.4控制器设计 控制器采用每态一个d触发器实现。由于asm图中有四个状态，所以需要4个d触发实验中使用gal16v8，所以以上内容可以通过编程烧到gal16v8中，有利于电路的集成。代码如下：| pin 1,2,3,4=cp,reset,aj,8s;|

10、 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定时器(74161一片)电路图： 2.6秒信号产生电路 第三章 测试与调试 3.1处理器3.1.1处理器=a寄存器+b寄存器+cnt寄存器+mux

11、数据选择器+比较器3.1.2仿真图分析：1. reset=1,t1=t2=t3=0,置数器清零2. reset=0,t1=1,t2=t3=0,x3-x0=0110,置数a，gg=13. reset=0,t2=1,t1=t3=0,x3-x0=1000,置数b，ll=14. reset=0,t3=1,t1=t2=0,置数器比较，a-g输出大数11111111（8），cnt=8时全部清零3.1.3结论：以上电路仿真结果完全符合设计要求。3.2控制器3.2.1控制器=控制器+led1+led23.2.2仿真：1. aj=0,t1=1,t2=t3=0,led1=1,置数a2. aj=1,t2=1,t1=

12、t3=0,led1=1,置数b3. aj=1,t3=1,t2=t3=0,led1,led2交替闪烁,比较结果：a=b4. cnt8=1,回到状态11.reset=1,清零2.aj=0,t1=1,t2=t3=0,led1=1,置数a3.aj=1,t2=1,t1=t3=0,led1=1,置数b4.aj=1,t3=1,t2=t3=0,led1交替闪烁,比较结果：ab5.cnt8=1,回到状态11.reset=1,清零2.aj=0,t1=1,t2=t3=0,led1=1,置数a3.aj=1,t2=1,t1=t3=0,led1=1,置数b4.aj=1,t3=1,t2=t3=0,led2交替闪烁,比较结果

13、：ab5.cnt8=1,回到状态13.2.3总结：以上电路仿真结果完全符合设计要求。3.3总图3.3.1总图=处理器+控制器+分频器.3.4实物图第四章 试验小结和心得体会为期两周的课程设计实验终于即将结束，我们本次实验的题目是时序比较器，应该说在我们日常生活的方方面面都离不开其应用。作为一名微电子专业的学生，电子电路设计是我们的必修课。通过这两周的课程设计，培养了我们最基本的实验和设计素养。试验中还运用到了很多我们以前所学的数字电路的知识，可以说是数字电路课程的一次扩展应用。在老师一步步地耐心讲解下，我们从简单到复杂，从局部到整体，有计划地经过理论学习，整体设计，局部设计，各部分仿真，整体仿真，实物验证等步骤，最终完成设计要求。实验的各部分都是环环相扣，紧密相连的，任何一个部分做的不到位都会影响到以后的设计。在试验中，我们也遇到了很多问题，有些甚至是在后面才发现的，这些都是