可控计数器的设计

1《可编程器件》课程设计报告课题：可控计数器的设计班级学号学生姓名专业电子科学与技术系别电子信息工程系指导老师淮阴工学院电子与电气工程学院2014年11月2可控计数器的设计一、设计目的《可编程器件》课程设计是一项重要的实践性教育环节，是学生在校期间必须接受的一项工程训练。在课程设计过程中，在教师指导下，运用工程的方法，通过一个简单课题的设计练习，可是学生通过综合的系统设计，熟悉应用系统的是设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法，了解必须提交的各项工程文件，也达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。通过课程设计，应能加强学生如下能力的培养：（1）独立工作能力和创造力；（2）综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；（3）查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；（4）工程绘图的能力；（5）编写技术报告和编制技术资料的能力。二、设计要求①1、设计一个五进制的计数器，由两个控制键SEL控制不同的计数方式②2、当SEL=00时，按0、1、2、3、4、0、1、2，3、4···顺序计数③3、当SEL=01时，按0、2、4、6、8、0、2、4、6、8···顺序计数④4、当SEL=10时，按1、3、5、7、9、1、3、5、7、9···顺序计数⑤5、当SEL=11时，按5、4、3、2、1、5、4、3、2、1···顺序计数⑥6、由数码管分别译码显示控制信号和计数状态，分别用3位数码管动态显示⑦7、给出VHDL语言的源程序三、一般设计要求（1）独立完成设计任务；（2）绘制系统硬件总框图；（3）绘制系统原理电路图；（4）制定编写设计方案，编制软件框图，完成详细完整的程序清单和注释；（5）制定编写调试方案，编写用户操作使用说明书；（6）写出设计工作小结。对在完成以上文件过程所进行的有关步骤如设计思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出说明，并对所完成得设计作出评价，对自己整个设计工作中经验教训，总结收获和今后研修方向。四、设计的具体实现1、实验原理3计数器是一种多功能的电子测量仪器。它利用电子学的方法测出一定时间内输入的脉冲数目，并将结果以数字形式显示出来。可控五进制计数器是每五个脉冲信号向前进一位，且当控制端不同时，产生的进位输出不同。再利用数码管显示相应的数值。首先利用进程p1来实现4种模式的计数功能，由信号sel来控制选择具体是哪种模式；再利用进程p2来扫描3个数码管，而其中1个用来显示计数值，2个用来显示控制信号的值；最后通过进程p3来对数码管进行驱动译码，将相应的五进制数值利用数码管体现出来。图1.实验原理图2、模拟框图4clkcntselysmxclkduan图2.模拟结构框图3、可控计数器设计流程图3.设计流程4、各个模块（1）计数器单元模块SHENGHAO图4.计数器单元模块CLK是计时时钟，也是扫描时钟，SEL计数模式控制信号，Y接收cnt的计数值。它利用电子学的方法测出一定时间内输入的脉冲数目，并将结果以数字形式显示出来。可控五进制计数器是每五个脉冲信号向前进一位，且当控制端不同时，产生的进位输出不同。计数器模块扫描模块数码管由sel来控制4种模式的计数功能模块扫描3数码管模块对数码管进行驱动译码模块五进制可控计数器CLKY[3···0]SEL[1··0]5（2）扫描单元SHEJI3图5.扫描单元模块CLK是计时时钟，也是扫描时钟，SEL计数模式控制信号，DUAN代表3个数码管。利用扫描脉冲扫描3个数码管，而其中1个用来显示计数值，2个用来显示控制信号的值。（3）数码管译码CLKCLKDUAN[5··0]SEL[1··0]6SHEJI3图6.数码管译码模块CLK是计时时钟，也是扫描时钟，SEL计数模式控制信号，DUAN代表3个数码管，SM是数码管的七段是数码管数字七段，它主要用来对数码管进行驱动译码，将相应的五进制数值利用数码管体现出来。5、管脚分配五、系统的源程序（VHDL）1.计数环节libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entityLQisCLKSM[6··0]CLKDUAN[5··0]SEL7port(clk,ck:instd_logic;--clk是计数时钟,ck是扫描时钟sel:instd_logic_vector(1downto0);--计数模式控制信号sm:outstd_logic_vector(6downto0);---数码管的七段duan:outstd_logic_vector(2downto0));--3个数码管endLQ;architectureartofLQissignalcnt:std_logic_vector(3downto0);--信号cnt用来计数signaltemp:integerrange0to2;signalx:std_logic_vector(3downto0);--数码管动态显示的值signaly:std_logic_vector(3downto0);--接收cnt的计数值beginp1:process(clk)--进程p1主要用来实现4种模式的计数功能,由信号sel来控制选择具体是哪种模式beginif(clk'eventandclk='1')thencaseseliswhen00=if(cnt=0100)thencnt=0000;elsecnt=cnt+1;endif;when01=if(cnt=1000orcnt=0001orcnt=0011orcnt=0101orcnt=0111)thencnt=0000;8elsecnt=cnt+2;endif;when10=if(cnt=1001orcnt=0000orcnt=0010orcnt=0100orcnt=0110orcnt=1000)thencnt=0001;elsecnt=cnt+2;endif;When11=if(cnt0101orcnt=0001orcnt=0000)thencnt=0101;elsecnt=cnt-1;endif;whenothers=cnt=1111;endcase;y=cnt;endif;endprocessp1;2.扫描单元p2:process(clk)--进程p2主要用来扫描3个数码管,其中1个用来显示计数值,2个用来显示控制信号的值beginif(clk'eventandclk='1')thencasetempiswhen0=duan=001;9caseseliswhen00=x=(4-y);when01=x=(8-y);when10=x=(10-y);when11=x=(6-y);endcase;whenothers=duan=010or100;x=00&sel;endcase;temp=temp+1;endif;endprocessp2;3.数码管译码部分p3:process(x)--进程p3主要用来对数码管进行驱动译码begincasexiswhen0000=sm=1111110;when0001=sm=0110000;when0010=sm=1101101;when0011=sm=1111001;when0100=sm=0110011;when0101=sm=1011011;10when0110=sm=1011111;when0111=sm=1110000;when1000=sm=1111111;when1001=sm=1111011;whenothers=sm=0000000;endcase;endprocessp3;endart;六、程序的调试分析与仿真1、SEL=002、SEL=013、SEL=10114、SEL=11七、总结为期两周的课程设计结束了，从程序的编写，到编译调试和仿真，最后得出实验结果，在这一过程中，我学到了许多，可以说是收获颇丰。首先，我便发现我学习中的一大陋习，那就是基础知识不够牢固，而原因就是我上课的时候不太认真听讲，所以在刚开始编写代码的时候，我一头雾水，根本不知该从何处下手。还好我通过上网查找资料，去图书馆翻阅书籍，还有询问指导老师不懂的地方，我渐渐的补充了基础知识，也对本次实习内容有所了解，并且对我们小组的实验课题--可控计数器的设计有了明确认识。于是我和同组的一些成员一起研究，翻阅相关书记查找资料，找寻相似的例题，通过对比和排查，初步仿照着设计出了代码，然后再通过检查核实，最终编写出满足设计要求的代码。接着我们就带着编写好的代码来到了实验室，对它进行编译，八、参考文献