EDA-数字秒表设计.doc

电子设计自动化大作业题 目 数字秒表设计 学 院 控制科学与工程学院班 级 自动化0803 姓 名 学 号 二OO一一年五月十二日题 目：数字秒表的设计一、设计要求：(1)数字秒表的计时精度是10ms; (2)复位开关可以在任何情况下使用，计时在计时过程中，只要按一下复位开关，计时器就清零，并做好下次计时的准备； （3）具有启/停开关，即按一下启/停开关，启动计时器开始计时，再按一下启/停开关则停止计时。 (4)数字秒表的计时范围是0秒59分59.99秒，显示的最长时间为59分59秒二、总体设计：1、总体结构图通过3-8译码器控制8位数码管的亮灭Sel模块选择输入信号控制选择模块输出的数据时钟的分秒和毫秒 输入到CHOICE中通过数据的编码控制数码管的显示2、各模块功能1) SEL模块：将扫描信号输给选择(CHOICE)模块2）选择模块：按扫描信号的指定选择输出3）3-8译码模块：通过SEL给的信号来控制8位数码管位的亮灭4）计时模块：分别对毫秒，秒，分计时 5)显示模块：通过CHOICE模块的输出信号来控制 三、单元模块设计1、模块名: sel模块设计（1）模块功能: CLK为扫描时钟脉冲，SELOUT端不停的发出扫描到的信号（2）端口定义: CLK为信号输入端 SELOUT2.0为选择到的信号输出（3）VHDL源程序library ieee;use ieee.std_logic_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; end if; end if; end process; selout=count; end one;（4）仿真结果说明：来一个上升沿，SELOUT的值增1，可以证明模块是正确的。2、模块名:选择模块设计（1）模块功能: 按扫描信号的指定选择输出（2）端口定义: a,b,c为控制信号； data13.0, data23.0, data33.0, data43.0, data53.0, data63.0分别是毫秒的低位，毫秒的高位，秒的低位，秒的高位，分的低位，分的高位的数据值； ch_out3.0为选择输出端。（3）VHDL源程序library ieee;use ieee.std_logic_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)ch_outch_outch_outch_outch_outch_out null;end case; end process;end behave;（4）仿真结果说明：abc的值递增，ch_out选择输出data1,data2,data3,data4,data5,data6的值，证明模块是正确的3、模块名: 3-8译码模块设计（1）模块功能: 通过SEL给的信号来控制8位数码管位的亮灭。（2）端口定义: 输入端SEL2.0值大小来选择输出Q的值输出端Q7.0来控制灯哪位亮（3）VHDL源程序LIBRARY ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.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 = 4 else 11011111 when sel = 5 else 11111111;END a;（4）仿真结果说明：Sel的值递增，Q的相应位会亮，证明模块是正确的。41模块名: 毫秒计时模块设计（1）模块功能: 对毫秒位的计数（2）端口定义: clk为信号时钟输入端 reset为复位端 pause为暂停端 co为进位信号输出端 qh:毫秒信号的高位输出端 ql: 毫秒信号的低位输出端（3）VHDL源程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity m100 isport(clk: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; 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）仿真结果说明：毫秒为100进制，高位和地位都是10进制，高位到10会有进位，可以证明模块的正确性4.2模块名: 秒计时模块设计（1）模块功能: 对毫秒位的计数（2）端口定义: clk为信号时钟输入端 reset为复位端 pause为暂停端 co为进位信号输出端 qh:毫秒信号的高位输出端 ql: 毫秒信号的低位输出端（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(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+1; end if; else ql=ql+1;end if; end if;end process;end behave;（4）仿真结果说明：秒进制为60进制，高位到6会有进位，低位为10进制，可以证明模块的正确性4.3模块名: 分计时模块设计（1）模块功能: 对毫秒位的计数（2）端口定义: clk为信号时钟输入端 reset为复位端 pause为暂停端 co为进位信号输出端 qh:毫秒信号的高位输出端 ql: 毫秒信号的低位输出端（3）VHDL源程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;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=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）仿真结果说明：随着adr的值增加，q_show输出相应的值，数码管相应的段会亮，证明模块是正确的四、数字秒表整体组装1、顶层原理图1.工作情况输入信号经过分频器输给计时模块，计时模块的各位输给选择(CHOICE)模块，选择模块选择输出，再经过转码(BCD_7)模块控制数码管段的亮灭；输入信号的另一路经过分频器给扫描(SEL)模块，SEL的输出信号一方面给CHOICE模块提供提供选择信号，另一方面又给译码器(decode3_8)模块提供译码信号来控制灯位的亮灭。，pause和reset分别控制暂停和复位。 2.模块间的连接关系：扫描(SEL)模块的输出端接译码(decode3_8)模块和选择(CHOICE)模块，计时模块接选择(CHOICE)模块，选择(CHOICE)模块将选到的信号给转码(BCD_7)模块控制数码管段的亮灭2、仿真结果说明：输入信号后，数码管会不停的被扫描，段和位会选择亮，可以证明模块的正确性管脚分配：管脚编号管脚定义管脚编号管脚定义153Clk50MHZ104duan14Pause101duan2127reset100duan386Wei785duan487Wei684duan588Wei583duan693Wei482dp94Wei395Wei298Wei199Wei0duan0hout3 clk分频器端的输入频率f=50MHZpause计时模块的暂停输入端reset计时模块的复位输入端duan0.6数码管段的控制端wei7.0数码管位的控制端dp数码管的“.“接地箱子接上电源，下载即可运行，数码管会开始计时