南邮时序比较器课程设计VIP

1、目录第一章技术指标1.1 整体功能1.2 系统结构1.3 电气指标1.4 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2.1.2 控制器2.1.3 显示电路2.2 建立算法流程图和ASMK2.2.1 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2.4.1 方案选择2.4.2 求激励函数2.4.3 控制器发出的命令2.4.4 外部发出的命令2.4.5 发光二级管的逻辑表达式2.4.6 电路图2.4.7 仿真、分析、结论第三章顶层图3.1 处理器3.2

2、控制器3.3 总图第四章试验小结和心得体会4.1 实验小结4.2 心得体会第一章技术指标1.1 整体功能现代工业控制和微机系统中离不开数据处理器。时序比较器是数据处理器的一个部分，它能将输入的8421BC则存储并进行比较，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 系统结构图1时序比较器结构方框图1.3 电气指标(1)数据输入采用并行送数，系统先后收到两组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RESE许关，

3、使RESET=0ll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Z果：Xa>Xb,Xa=Xb或Xa<Xb,应有LED显示。Xa>Xb时，LED1闪亮；Xa<Xb时,LED2闪亮；Xa=Xb时，两灯交替闪亮。(7)系统设计要求采用ASM法。1.4 设计条件(1)电源条件，直流稳压电源输出+5V。(2)必须采用ASM®法进行设计，否则设计无效。(3)可供选择founda

4、tion3.1开发软件的库提供的元件器件型号名称及功能ft1NUK4B2四2输入或非门2片NOR3B2三2转人与非n1月ANC4B2四2输入与非门3片E一*54位比较器1片x74_153双4选1数裾选摇嚣14X7457四2重数据选择器1月x741Q44位双向移位赛存事2片IFDP-取n型越发2月L74-1614位二涉制计数基1月x740十进牝计数器m片第二章整体电路设计2.1设计原理2.1.1数据处理器(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(1)开机后接收RESETS肥2位信

5、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显示电路显示电路二一十二进制码转换为制愀!各电路加入数据为二进制码,显示为十进制数。一进制戮的和府需要加修正电路，列出二一十进制数转换的真值表，找出其修正电野的性点g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/广城字式电缆对线器”中的“二、电路设计提示”2.2建立算法流程图和2.2.1算法流程图2.3建立处理器明细表表2M序比较器的明细表拴制播探什定义RESETLHDl-0,A一0T.F

6、D2-Q,B口RKSKT外部才;动信号CNT.(J.1£0数逃kTfh£HTXaA_Xaledi-ii.i.rnz-AJ达邙一个激SETXVB-XbAJ送邙二个独SETPTSETE2.3.1分析CUT-cwr+iE1LfcDl*LED2-=-CPCNT=KFa=bA=HCNt=*仲山民殿u«rry-仁E-1LEDJ-OLfcD2crCHT-8Ftl<bA<Buht=b幅出MSCHTCW1+IE1LEDICHLEO2-OCNT=«Fn>bQBCNT=8«niiA熟首先根据明细表可知，处理器有三个寄存器，即：A寄存器、B寄存器和C

7、寄存器；其次处理器有比较器、数据选择器和译码器。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：RESET74194清零M1M0SETXa11所以M1M0=SETXaCR=RESET+T0SLIAQA日QQQQCD5RI3De-iCLF.-mxi一口 qBn口 一3 .电路图：Utc.口NMDRS4 .仿真:I50tns/divL1LSOOnslus1.5usZusiin111mZ

8、.SusSus3Sus4us0.0Hilliinl1111111IlliNNIlliHIVIlliII1p1Illi111VIlli11pimiLCLK.RESETLT3LT1LXOLX1LX2X3LAOLAl.LA2LA3B4rsz-T.rJ-um_nrirLrLrLr上TFLrLrLrLrmrLrLrLrmrLTLrLrmfRESETS1TO=0Tl=0的-Al=000074194清零RESET=TO=Tl=0M1=MO-0A3-Al=0000T4194保持RESETOTD=1Tl=0A3-A0RD0UT4194清零清零无效Tl=l13J2XIXD=0101A3-A0=0101T4194处

9、于置数状态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。WJM1=M0=SETXb,CR=RESET+T04.结论：电路仿真结果完全符合设计要求。(3)CNT寄存器的功能1 .从处理器明细表可知，它主要是作为定时器使用。定时长度为：8s,即为M=9的加法计数器。从处理器明细表可知，它主要是作为定时器使用。定时长度为：8s,即为M=9的加法计数器。当控制器进入T3状态时，计数器开始计数；当所计的数为“9”时，计数器停止计数并清零返回到初始状态。因此，CNTW存器的功能有3个：清零、计数和预置零。根据以上分析

10、CNTS存器可选用74161芯片来实现它的3个功能，即：P=T=SETPT,CR=RESET+T0D3=D2=D1=D0=0(4)总结：三个寄存器的命令(1)A寄存器(74194)的命令:CR=RESET+T0,SETXa=T1AJ(2)B寄存器(74194)的命令:CR=RESET+T0,SETXb=T2AJ(3)CNT寄存器(74161)的命令:CR=RESET+T0,SETPT=T比较器a.选择7485芯片b.1.(A=B)i=1,(A<B)i=0,(A>B»i=0;2.A3A0接A寄存器的QAQ0;3.B3B0接B寄存器的QAQ0;4.输出FA>

11、;B、FA<B、FA=B;A3A0=B3B0,WJFA=B=1,FA>B=FA<B=0A3A0>B3B0,WJFA>B=1,FA=B=FA<B=0A3A(XB3B0,WJFA<B=1,FA=B=FA>B=0c.电路图：d.仿真:归口 B .F_A>BF_A-B1E1 .e.结论:RE3ET-L TO=nTL=T2=O 不力1号4酒*KESET=TU=IUiTl=lT2=OX3-XU=£IL LU 2-AO=Q 1 L0 B3-BO=CIOOQF_A>1S =1 F三口F"A<B =0电路仿真结果完全符合设计要

12、求1£K1J£T«TO = U TL=DT 交=iiX3= XS Ll口口 A.3JUO=1D 1 ID n3-BO-LOOO F AB lQIF A=：E =C2.3.3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ASMS和处理器明细表可知，输出端输出大数，地址A端连接到FA<BoF=Fa_数据端D1接B寄存器的Q端;二数据端D0接A寄存器的Q端当人=5人B=1时，选择D1数据输出(Y=RB为大数)当

13、A=FAB=0时，AB,选择D0数据输出(Y=AA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£=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ASM0和处理器明细表可知：E=T3当T3=0时，占=1,Y=0时，数据选区1柘F工作；当T3=1时，E=0,数据选择器工作。(3)电路图:r-_LAasn_L5。EU导导|<IIiIIIIIIIISu|A,L!Cgl)MJG1Ukri4仿真:1GXK.E41REEET.JT1TC.771T1，丁h=，,工TXX±Wi-ZZJ.T3.Y£K9,、,

14、w1HWd»aG.1BI.1B*IOJ1iL«!«XcnB1F"_A->BXF'=1日_£1?_A.<B1'311a.m11Al.1入幻，1r，,11j3._BB._.,B1B2._.£日工J.BO£LYC11V2J.1)2言论：电路仿真结身1士;儿全符合设RHST=1xo-dT1=1TS=T3=C_LLIdl百声计要求。2.3.4译码显示电路1.显示管：共阴极2.译码管:AErt1"r"iEiMlfall!ALE1RLiq，口AiA31口口ElBZ回KH5T=TO=<J

15、T1"1T=nT3=1X3-KO=ni|nA3-MJ=ailO口口noooco宣堂;英Y4-¥l-ai1口!1h/VB+“-rest=to=ciTl-GT2=l,13=1-15ff-3-xo=innn*0=01ioB-BO"1UOUN君HB¥4T1-loaoi方案选择一一用VHDLM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：n_iij4.仿真:filj111111!1f*IriL+JI-<=1BabUNIII1I1UB1,11|.ET!I'lUilll|S0*is/ei±v1b"i00X13n

16、iIn111111131|i111i111iTsu3I1H11IIIIII:二1亡.-SMjsi|iii1nii-Zi-izi1h111iII111111111口二D1CLK.RESET.1111X2XX0A3A2A1AO.JAE.F_&,日.D.E.F.G.5.结论：电路仿1-nnmuLTirirLJumrirLn_n_rLnn_n_n_TLnn_rir-卜匚口口nunn匚口匚n口n匚口匚口匚口结果完全RBSET=T0-O12=1T)=T3=0X3-X0=1000A3-AD=O11O'E3-B0=1000A-G=l111111RESETS1TO=CT1=T£-T3=

17、CJ74皿4福等，合设计要求。RBSET=TQ=O,11=1T2=T3=OX3=KO=0110A3-AD=O110B3-BO=OUOO置数AA-O1011111曲Al3.仿真:-LT-2.4控制器设计2.4.1方案选择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触发器。如图.4.2求激励函数：Do=丁3-+"3CA<B>Q3"*"T3=To+AJD2=aj-h丁9AJ。3=T3Fq曰>Q3+丁3F(AcB>03十丁3aa曰Qa十丁AJ图.3控制器发出的命令SETXa=TjSETE=T

18、3SETXb=T2AJSETPT=T32.4.4 外部发出的命令A： CR=RESb 74194:B： CRORESET2.4.5 发光二级管的逻辑表达式x j CNT:CR= RESET74161： _to = Q 3 r Dq - 3= 000。LEDi=T1+T3F（a=b）3CLK+T3F（a>b）QsCLKLED2=T2+T3F（a=b）03CLK+T3F（a<b）Q3CLK2.4.6控制器电路图:oD-«“，口Aa"MUJQVmi-ai-UfiKlQt合成的芯片图:H3IFAD-.fl.EF；ETIPAPLIL/IFADl»YIPAPEE/

19、讣TSyIPHDCLK1z口.CLKrMAltRESETLLBTiT3干UfJJFefnOET1O：LK1teUfu苴)MKLEDSAJLED1kUfUfUFUFUfUFUFT1f_OPAD2.4.7仿真、分析、结论CLKRESET.AJ.GG.EE.LL.cure，TQ,T1.T2.T3.,.LED1.LED2.B4razXcrIL11r-J.;L_a1-1k_-1置数E12=1LEI2-1RES£T=1KJ-1GG=LL=EE±OCbTT8=0港零数大于B数,LE置数ATl=lLED1=1D1亮ri=T2=oT3=lGG=1EE=LL=0输出大致LKD1=11.A12

20、D On5Lena1. 5 Sue：600n<8OOn.s结论：以上电路仿真结果完全符合设计要求。第三章总图0.0400ns11 UI I I I H1 CUTSTl=T3=0 T3=l LL?1 EEiGG=0 筑出大数 LEIZ=14.控制器控制置数操作| ZOns/civ1 LED11 LED 23.A数小于B数,LED2亮LCOas出侬 iiiiIhiiLiiiIimiaODns MOObs 1500m Elites mil i mill i ml mini li nLus iiiiIiiiiC=C 甥酸人 猫垃700115I I miI lullIl miI”i C 1I IP

21、i- 口i.：-3.1处理器3.1.1处理器=A寄存器+B寄存器+CNTW存器+MU激据选择器+比较器3.1.2仿真图H1LLXSUEX2&GXI角2L.13C12口T1£1口FRESET0clkcineLL/3 PADf|A IF4*EE _Z 1FA00JF一千 F 二*? ofad岷xfini jrS'_A_/ j pad断学“卜b _?a padPUFr- V-F r三士匚-C _/和FXfip r、-mJ a padBUFzFir f、_寸R_/ WBLIFis不iR IF、F? JFM,UFQ _? op ad 品UF和F7“'CMm 广 HD a

22、hBLIF/彳沽IF1Lr'U J 1<CIQ处理赤芯h仍反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=即寸全部清零3.1.3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+LED2H2IFADIFAt>口LL口EE日TE3.SOns_/dirCLK.C1K1.RESET.AJGGEELLCNTft.LEB1LE

23、D2.TOT1T2T3RBSETLILT31UFUFEET1errsn:。鼎IE以触LEM(JFUFUFUFOPADOFADQMD_S-LL)-RSiuf、Bus051al目1.75usE4B4：?mFULzFLORTLJLFLFWtJLFLHFtFVLFLFWLFlinruuLFiruLFLRnriXjCrLnrLrumnrLfi"inniinrinnjiinorri-i*in1.AJ=0,T1=1,T2=T3=0JLED1=1,置2.AJ=1,T2=1,T1=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.CN

24、T8=1，回至ij状态1CLP：CLK1KESETkjGGEELNIb工EDIIED2TOrri2Reset=1清(nnnnnnnnninnnn-nnnnnnnnnrnrnnnn-trtrUrUrt2rtrtrLJLJ*LiLrLT匚TUTLJtrtrt-rLjLrITtr1-rU匚T匚TLJ；JtiPLTtnLFkJLJFUFtFTLftiALFlFldFLJLdr5-i：p-匕一L"!1111IFLLlIMiam；I:'iJbimih1234|5LOiMB4B4z2.AJ=0,T1=1,T2=T3=0,LED1=1,置数A3 .AJ=1,T2=1,T1=T3=0,LED1

25、=1,置数B4 .AJ=1,T3=1,T2=T3=0,LED1交替闪烁，比较结果：A>B5 .CNT8=1，回至ij状态1C.0n111lr1llt.UMMr.Ill111HMU,1U111II1ll111mi；n.l.r111.1,31ii1iijiImE4 E4 t 29jnrLTLTLnn tjut-Ttift-Ilf JvirLrLT-nnnjLrLnjirujLnnrLnCIECIK1PEEET.AJGGEE11r cc 匚 c cClrT6LED1IED2TO11T2T31 .RESET=1清零2 .AJ=0,T1=1,T2=T3=0,LED1=1,置数A3 .AJ=1,T2

26、=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：A<B5 .CNT8=1，回至ij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Lj»=NCUOI>P曲LOG-FINIQ3.3.2仿真分析a.uutj江心n史icik.BELT.KJ.l.私.II.口.rITT1.0n.11JEE.12.LED-T'-RL0C-PIN5：LLir,47OITZLQqRYLOC-FW：uM4：AD：Ml!屋瓯g匚juru&LOC=PM77LOC-P'

27、;47ELOC=P'=口2.T1=1,T2=T3=0，置数A,LED1亮3.T2=1,T1=T3=0，置数B,LED2亮4.T3=1,T2=T1=0,LED1,LED2交替闪亮，比较结果：A=B5.CNT8=1，回至ij状态1b.lu”Rz'5kxLLU1LOI1Kd,一2.T1=1,T2=T3=0，置数A,LED1亮工JUru11lii|lUDi»aEthiaIIIIIII1IIbIIiII1III1.叠数器*零'13.T2=1,T1=T3=0，置数B,LED2亮4.T3=1,T2=T1=0,LED1闪亮，比较结果：A>B5.CNT8=1，回至ij状态1c.1mhiJCM血.1gII14Q1U.ItMbfl-ffMt