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目录1�设计任务与要求.......................................................................................................................12�设计原理...................................................................................................................................12.1总的设计思路....................................................................................................................12.2输入信号的处理................................................................................................................22.3多输入源判断电路............................................................................................................32.4计数扫描电路....................................................................................................................42.5数字显示电路....................................................................................................................52.6优先序电路........................................................................................................................62.7分频电路............................................................................................................................63�设计步骤...................................................................................................................................83.1模拟仿真............................................................................................................................83.1.1熟悉QuartusII的使用...........................................................................................83.1.2电路原理图...........................................................................................................113.2仿真结果分析..................................................................................................................123.3下载..................................................................................................................................133.4实验结果验证..................................................................................................................134�总结与心得体会.......................................................................................................................1411�设计任务与要求设计一个五路呼叫器,具体设计要求如下:1�五个按键模拟五个呼叫源2�当有一个按键按下时�由数码管显示呼叫源号码3�当有多个呼叫同时发生时�用指示灯(建议选用一红色LED)指明多个呼叫源在同时呼叫�并按优先级顺序由数码管显示多个呼叫源号码。1号呼叫源优先级最高�按顺序5号呼叫源优先级最低。2�设计原理2.1总的设计思路本电路在总体设计的时候考虑了如下几个方面��1�呼叫源的输入�设计要求用五个输入键代替呼叫源。对于DE2板上产生触发脉冲的键�它保持原输入状态只是一瞬间。但在优先级判别过程中必须不断调用原输入状态�所以必须将输入量保存起来。使用JK触发器�可以做到在一个触发键上进行“呼叫”和“解除呼叫”两个操作�而且可以随时插入不同优先级别的呼叫信号。�2�呼叫源的过程处理�在本设计要求中�当同时有多个呼叫源呼叫时�必须按优先顺序�先显示优先级高的呼叫源�后显示优先级低的呼叫源。这次课程设计中我使用了计数器扫描的方式�从一号呼叫源(优先级最高)开始�对各个已经保存的输入量依次进行扫描。当遇到一个高电平�即有呼叫源呼叫时�便对相应的呼叫源进行相应的编码、译码�送到输出端口显示其相应的呼叫号�延时一定时间后�再扫描下一个呼叫源。如果没有呼叫�跳过该呼叫源�再对下一个呼叫源进行扫描。所以�在所有呼叫源间的显示不会间隔时间太久�而可以有快速的对应显示。这样由一号呼叫源到五号呼叫源不断地进行循环扫描�其扫描的个数由计数器进行控制。即对五个呼叫源都扫描一次后�对计数器清零�进行下一次扫描。如此不断的循环和显示呼叫源号。当任何一个呼叫源有输入时�扫描器再次从第一个呼叫源开始扫描�做到优先序扫描。2�3�输出处理�按任务要求和根据DE2板的硬件设置�必须将呼叫源信号编制成对应的BCD码输出。输出的BCD码经DE2板的硬件设置�实现译码和显示。2.2输入信号的处理由于DE2实验板上的触发脉冲按键产生的触发信号只是一瞬间�而在优先级判别和多输入判别的过程中需要多次调用源输入状态�所以需要一个具有锁存功能的的电路将输入信号保存起来。在设计初始�考虑使用SR锁存器�但是考虑到改电路系统对输入信号要具有单独撤销的功能�所以改用了JK触发器�使用IC芯片74112�输入端功能有附图�。74112是双下降沿JK触发器�兼有异步预置和清除的功能。时钟输入高电平时语序J、K以及数据输入。JKFLIP-FLOPS1K1J1PRN1CLK1CLRN2K2J2PRN2CLK2CLRN1QN2Q1Q2QN74112inst49在本次设计中�将PRN�J�K均置高电平�使74112处于触发态。而保留CLRN连接总开关ON/OFF作为总体清零�复位�的输入端。关于输入信号的处理的总体电路如下�PRNCLRNCLKJKQQN01×××1010×××0100×××不稳定11↓00Q0Q0’11↓101011↓010111↓11触发111××Q0Q0’32.3多输入源判断电路本次设计中要求当有多个呼叫同时发生时�用指示灯(红色LED)指明多个呼叫源在同时呼叫。所以�需要设计一个多输入源判断电路。由于共有五个输入源�为简化逻辑表达式�将逻辑要求表述为�当没有或只有一个输入源为高电平时�输出�CO�为低电平。真值表如下�In_1In_2In_3In_4In_5CO000000000010000100001000010000100000其余情况1逻辑表达式�CO=ABCDE+A’BCDE+AB’CDE+ABC’DE+ABCD’E+ABCDE’多输入源逻辑组合电路如下�42.4计数扫描电路将4位十进制同步计数器�异步清零�74161结成五进制计数电路�同时使用3线-8线译码器74138�将二进制数转换为五个不同的输出信号。利用计数器对时钟脉冲信号进行计数�然后译码器进行译码�产生每周期五个扫描信号�分别对五个信号输入源进行循环扫描。当多输入源时�对呼叫源进行扫描�当只有一个输入源时�对呼叫源进行长时间无闪烁显示�。这就要求设计一个选通电路�对多呼叫源时扫描�单呼叫源不扫描。同时利用了多输入源判断电路的输出CO值。5如图中所示�左边的长条框中的电路是多呼叫源时选通�进行扫描�单呼叫源时则全部置零输出�中间的长条框中的电路是单呼叫源时选通�长时间显示�多呼叫时则全部置零输出。右边的长条框中�采用或非门�结合74148为低电平输入有效��使显示电路无论呼叫源的多少�都能够对呼叫源进行显示。2.5数字显示电路在这部分电路中�采用741488线-3线编码器进行编码。由于在扫描电路中�计数器是从0开始计数的�但是数码管显示要求以1~5的形式显示�所以在编码电路中�五条线从1端接起�到5端�使编码器编出001~101的二进制代码�通过7446进行显示器译码�最终输出到数码管的a~f7个管脚。62.6优先序电路在前面的分块电路中�并没有实现优先序扫描�即当有新呼叫源插入时�系统随即按优先序从呼叫源1依次往呼叫源5扫描。本次设计在五路呼叫源输入端接入一个5输入端并门�考虑到DE2板上的触发脉冲键按下时是低电平��当有呼叫源插入时或退出时�均经过并门产生一个低电平。由于74161带有异步清零的功能�将并门的输出接到清零端CLRN�计数器从0重新开始计数�即扫描电路从0开始扫描��巧妙地实现了优先序扫描。2.7分频电路DE2实验板上的时钟频率为50MHz�如果直接采用该信号进行计数扫描�人眼无法辨别所显示的数字�所以将必须对50MHz时钟信号进行分频�是频率达到人眼能够分辨的数量级�同时数字显示的间隔时间也合适�本次设计最终采用的时钟信号为3Hz左右。为实现分频�本次设计中采用了lpm_counter模块�将其设置成224进制�同时带有进位输出。IN3IN2IN1IN5IN4OUTAND5inst625输入端并门upcounterclockq[23..0]coutlpm_counter1inst14lpm_counter7分频器lpm_counter自动产生的VHDL语言代码如下�LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;LIBRARYlpm;USElpm.all;ENTITYlpm_counter1ISPORT(clock:INSTD_LOGIC;cout:OUTSTD_LOGIC;q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(23DOWNTO0));ENDlpm_counter1;ARCHITECTURESYNOFlpm_counter1ISSIGNALsub_wire0:STD_LOGIC;SIGNALsub_wire1:STD_LOGIC_VECTOR(23DOWNTO0);COMPONENTlpm_counterGENERIC(lpm_direction:STRING;lpm_p
本文标题:8路呼叫器简化版课程设计
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