EDA技术课程设计基于EDA的课程设计脉冲按键电话显示器.doc
东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 EDA技术课程设计 题 目 脉冲按键电话显示器 院 系 电子科学学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2012年 3 月2日东北石油大学课程设计任务书课程 EDA技术课程设计题目 脉冲按键电话显示器专业 姓名 学号 主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：设计一个准确地反映按键数字具有8位显示的电话按键显示器，该电话显示器要求具有重拨的功能，当按下重拨键时，能够显示最后一次输入的电话号码。基本要求：1、设计一个具有8位显示的电话按键显示器；2、能准确地反映按键数字；3、显示器显示从低位向高位前移，逐位显示按键数字，最低位为当前输入位；4、设置一个“重拨”键，按下此键，能显示最后一次输入的电话号码；5、挂机2秒后或按熄灭按键，熄灭显示器显示。主要参考资料：1 潘松著.EDA技术实用教程(第二版). 北京：科学出版社,2005.2 康华光主编.电子技术基础 模拟部分. 北京：高教出版社,2006.3 阎石主编.数字电子技术基础. 北京：高教出版社,2003.完成期限 2012.3.2 指导教师 专业负责人 2012年 3月2日 一、总体设计思想1.基本原理本题目是用VHDL语言实现一个能准确地反映按键数字、具有8位显示 的电话按键显示器。摘机时开始工作，显示器显示从低位向高位前移，逐位显示按键数字，最低位为当前输入位；设置一个“重拨”键，按下此键能显示最后一次输入的电话号码；挂机2秒后或按熄灭键，熄灭显示器显示。脉冲按键电话显示器由五个模块组成：按键电路、译码器、移位寄存、锁存器和数码管显示电路，其中移位寄存、锁存器和数码管译码显示电路为系统的主要组成部分。（1）按键电路模块。提供“0”到“9”数字按键的输入，同时设置有拨号 键，清除键，挂机键和重拨键。（2）译码电路模块。译码器有两个功能。第一，把输入的一位键值转换成 四位 BCD 码；第二，把四位二进制码译成相应的数码管输出显示码。（3）移位寄存器、锁存模块。移位寄存器分为三个部分。当按下拨号键时， 数字按键值依次由数码管的低位向高位移动，同时送入锁存器中；当按下删除 键时，键值由高位向低位移除，高位数码管熄灭；当按下重拨键时，锁存器中 存储的键值输入到移位寄存器中，并通过数码管显示出来。（4）数码管显示模块。数码管显示用于将设置好的每个按键的键值在数码 管上显示出来。由于实验过程中需要使用8个数码管，因此数码管显示模块必须加上数码管片选及移位得程序，从而实现数据输入以后从低位向高位移动、显示。2.设计框图数字键入控制电路1译码显示器移位寄存器脉冲产生电路控制电路2计时电路译码显示电路图1 整体设计框图二、设计步骤和调试过程1、总体设计电路图2总体设计电路2、模块设计和相应模块程序(1) 顶层文件程序LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY UPKEY ISPORT(DIN1:IN STD_LOGIC_VECTOR(9DOWNTO 0); CLK1,CLEAR,DIAL,RE_DIAL:IN STD_LOGIC;KEYOUT:OUT STD_LOGIC; SEG71:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); SEG8:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); END ENTITY; ARCHITECTURE ONE OF UPKEY IS COMPONENT SHOW IS PORT(DIN:IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);CLK,CLEAR,DIAL,RE_DIAL:IN STD_LOGIC; KEYOUT:OUT STD_LOGIC; SET:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SEG8:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END COMPONENT;COMPONENT TRA ISPORT(BCD1:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SEG7:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); END COMPONENT; SIGNAL SET_1:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGIN U1:SHOW PORT MAP( DIN1,CLK1,CLEAR,DIAL,RE_DIAL,KEYOUT,SET_1,SEG8); U2:TRA PORT MAP(SET_1,SEG71); END ARCHITECTURE ONE; (2)译码器译码部分的设计图3 BCD译码电路图BCD译码子程序:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY TRA IS PORT( BCD1:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SEG7:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); END ENTITY; ARCHITECTURE ONE OF TRA IS BEGIN PROCESS(BCD1)IS BEGIN CASE BCD1 IS WHEN "0000"=>SEG7<="0111111"WHEN "0001"=>SEG7<="0000110" WHEN "0010"=>SEG7<="1011011" WHEN "0011"=>SEG7<="1001111"WHEN "0100"=>SEG7<="1100110" WHEN "0101"=>SEG7<="1101101" WHEN "0110"=>SEG7<="1111101" WHEN "0111"=>SEG7<="0000111" WHEN "1000"=>SEG7<="1111111" WHEN "1001"=>SEG7<="1101111" WHEN OTHERS=>SEG7<="0000000" END CASE;END PROCESS; END ARCHITECTURE;(3)键值显示部分设计图4按键显示控制电路图按键显示控制子程序:LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY SHOW IS PORT(DIN:IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);CLK,CLEAR,DIAL,RE_DIAL:IN STD_LOGIC; KEYOUT:OUT STD_LOGIC; SET:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SEG8:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); END ENTITY; ARCHITECTURE ONE OF SHOW IS SUBTYPE TEN IS STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SIGNAL BCD :TEN; TYPE NUMBER1 IS ARRAY(7 DOWNTO 0) OF STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SIGNAL NUMBER : NUMBER1; SIGNAL KEY,KEY1,CLK1,DIAL1,RE_DIAL1:STD_LOGIC; SIGNAL COUNT:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SIGNAL COUNT1:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SIGNAL COUNT2:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); SIGNAL DIN1: STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0); SIGNAL LOCK: STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0); BEGINPROCESS(CLK)IS BEGIN IF RISING_EDGE(CLK) THEN COUNT1<=COUNT1+1;END IF; END PROCESS; CLK1<='0' WHEN COUNT1<"1100" ELSE '1' PROCESS(CLK1)IS BEGIN IF RISING_EDGE(CLK1) THEN DIN1(9 DOWNTO 0)<=DIN(9 DOWNTO 0); DIAL1<=DIAL; RE_DIAL1<=RE_DIAL; END IF; END PROCESS; KEY<=(DIN1(0) OR DIN1(1) OR DIN1(2) OR DIN1(3) OR DIN1(4) OR DIN1(5) OR DIN(6) OR DIN1(7) OR DIN1(8) OR DIN1(9); PROCESS(CLK1)IS BEGIN IF FALLING_EDGE(CLK1) THEN IF COUNT2="100" THEN IF CLEAR='0'AND RE_DIAL='0' THEN KEY1<=KEY; ELSIF CLEAR ='1' AND RE_DIAL='0' THEN KEY1<=CLK; ELSE KEY1<=RE_DIAL1;END IF; COUNT2<="000" ELSE COUNT2<=COUNT2+1; END IF; END IF;END PROCESS;PROCESS(DIN1)IS BEGIN IF DIN1(6)='1' THEN BCD<="0110" ELSIF DIN1(1)='1' THEN BCD<="0001" ELSIF DIN1(2)='1' THEN BCD<="0010"ELSIF DIN1(3)='1' THEN BCD<="0011" ELSIF DIN1(4)='1' THEN BCD<="0100" ELSIF DIN1(5)='1' THEN BCD<="0101" ELSIF DIN1(0)='1' THEN BCD<="0000" ELSIF DIN1(7)='1' THEN BCD<="0111" ELSIF DIN1(8)='1' THEN BCD<="1000" ELSIF DIN1(9)='1' THEN BCD<="1001" ELSE BCD<="0000" END IF;END PROCESS;KEYOUT<=KEY1; PROCESS(KEY1)IS BEGIN IF RISING_EDGE(KEY1) THEN IF CLEAR='0' AND RE_DIAL1='0' THEN NUMBER(7)<=NUMBER(6); NUMBER(6)<=NUMBER(5); NUMBER(5)<=NUMBER(4); NUMBER(4)<=NUMBER(3); NUMBER(3)<=NUMBER(2); NUMBER(2)<=NUMBER(1); NUMBER(1)<=NUMBER(0); NUMBER(0)<=BCD; ELSIF CLEAR='1' AND RE_DIAL1='0' THEN NUMBER(0)<=NUMBER(1); NUMBER(1)<=NUMBER(2);NUMBER(2)<=NUMBER(3); NUMBER(3)<=NUMBER(4);NUMBER(4)<=NUMBER(5); NUMBER(5)<=NUMBER(6); NUMBER(6)<= NUMBER(7); NUMBER(7)<="1111" ELSE NUMBER(7)<= LOCK(31 DOWNTO 28); NUMBER(6)<= LOCK(27 DOWNTO 24); NUMBER(5)<= LOCK(23 DOWNTO 20); NUMBER(4)<= LOCK(19 DOWNTO 16); NUMBER(3)<= LOCK(15 DOWNTO 12); NUMBER(2)<= LOCK(11 DOWNTO 8); NUMBER(1)<= LOCK(7 DOWNTO 4); NUMBER(0)<= LOCK(3 DOWNTO 0); END IF; END IF; END PROCESS; PROCESS(CLK)IS BEGIN IF RISING_EDGE(CLK) THEN COUNT<=COUNT+1;END IF;END PROCESS; PROCESS(COUNT)IS BEGIN CASE COUNT IS WHEN "0001"=>SET<=NUMBER(7);SEG8<="00000001" WHEN "0011"=>SET<=NUMBER(6);SEG8<="00000010" WHEN "0101"=>SET<=NUMBER(5);SEG8<="00000100" WHEN "0111"=>SET<=NUMBER(4);SEG8<="00001000" WHEN "1001"=>SET<=NUMBER(3);SEG8<="00010000" WHEN "1011"=>SET<=NUMBER(2);SEG8<="00100000" WHEN "1101"=>SET<=NUMBER(1);SEG8<="01000000" WHEN "1111"=>SET<=NUMBER(4);SEG8<="10000000" WHEN OTHERS=>NULL; END CASE; END PROCESS; PROCESS(DIAL1)IS BEGIN IF RISING_EDGE(DIAL1) THEN LOCK(31 DOWNTO 28)<=NUMBER(7); LOCK(27 DOWNTO 24)<=NUMBER(6);LOCK(23 DOWNTO 20)<=NUMBER(5); LOCK(19 DOWNTO 16)<=NUMBER(4); LOCK(15 DOWNTO 12)<=NUMBER(3); LOCK(11 DOWNTO 8)<=NUMBER(2); LOCK(7 DOWNTO 4)<=NUMBER(1); LOCK(3 DOWNTO 0)<=NUMBER(0); END IF; END PROCESS;END ARCHITECTURE;3、仿真及仿真结果分析输入8位数字以后显示结果如图所示：图5仿真图仿真结果如预期所想，实现了预期的电话号码移位设计电路是通过按不同的按键来控制电话号码的拨打情况，通过一个清零端可以控制（当输入错误号码后，清除当前号码，再重新输入一组新的号码时）电话号码的输入，这样可以自如的输入和更改电话号码。锁存器记录最后一次所拨号码可以进行重拨操作，显示时间过长可以进行挂机操作。4、实验调试结果为验证所设计的程序是否正确，将程序下载进行硬件测试。在Quartus开发环境中进行管脚锁定，连接好数码管驱动电路，然后将目标文件下载到器件中。最终可以看到键入的数字在数码管上进行显示。重拨、清楚、挂机等均能够正常使用，达到设计要求。三、结论及心得体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。通过这次的EDA课设，加深了对电子电路理论知识的理解，并锻炼了实践动手能力，具备了电子电路的基本设计能力和基本调试能力 ，能够正确的使用实验仪器。回顾起此次EDA课程设计，至今我仍感慨颇多。的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。参考资料1 潘松著.EDA技术实用教程(第二版). 北京：科学出版社,2005.2 刘艳.EDA技术在数字系统电路设计试验中的应用J.实验室研究与探索，2002,21（3）：632643 甘力.VHDL应用与开发实践M.科学出版社，2003.4 潘松，王国栋.VHDL实用教程.四川：电子科技大学出版社，2006年，7月.5 李国洪.可编程器件EDA技术与实践M.北京：机械工业出版社，2004年7月.6 赵俊超.集成电路设计VHDL教程M.北京：希望电子出版社，2002年8月.东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称EDA技术课程设计题目名称脉冲按键电话显示器学生姓名学号指导教师姓名职称序号评价项目指 标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。54答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30总分评语：指导教师： 2012年 3 月 5 日
