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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p> 一、課程設(shè)計(jì)目的4</p><p><b> 二、設(shè)計(jì)框圖4</b></p><p><b> 三、設(shè)計(jì)過(guò)程5</b></p><p> 1、ISE實(shí)現(xiàn)過(guò)程5</p><
2、p><b> 1.1建立工程5</b></p><p><b> 1.2調(diào)試程序6</b></p><p><b> 1.3波形仿真8</b></p><p> 1.4引腳鎖定與下載11</p><p> 1.5仿真結(jié)果分析14</p>
3、<p> 2、multisim實(shí)現(xiàn)過(guò)程14</p><p> 2.1求驅(qū)動(dòng)方程14</p><p> 2.2畫邏輯電路圖17</p><p> 2.3邏輯分析儀的仿真18</p><p> 2.4結(jié)果分析18</p><p><b> 四、總結(jié)19</b><
4、/p><p><b> 五、參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b> 一、課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p> 1了解同步減法計(jì)數(shù)器工作原理和邏輯功能。</p><p> 2掌握計(jì)數(shù)器電路的分析、設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用。</p><p> 3.學(xué)會(huì)正確使用JK觸發(fā)器。
5、</p><p><b> 二、設(shè)計(jì)框圖</b></p><p> 輸入計(jì)數(shù)脈沖CP 四位二進(jìn)制 輸出計(jì)數(shù)結(jié)果 </p><p><b> 減法計(jì)數(shù)器</b></p><p> 由題目可知,無(wú)效狀態(tài)為0000,0001,0011,0100根據(jù)二進(jìn)制遞減計(jì)數(shù)的規(guī)律,可看出
6、狀態(tài)圖如圖2.1所示。</p><p> 0010 1111 1110 1101 1100 1011 1010</p><p> 0101 0110 0111 1000 1001</p><p><b> 狀態(tài)圖</b
7、></p><p><b> 三、設(shè)計(jì)過(guò)程</b></p><p><b> 1、ISE實(shí)現(xiàn)過(guò)程</b></p><p><b> 1.1建立工程</b></p><p> File——〉New Project>>Project Name:count
8、2>>Project Location:工程保存的位置>>next——>……——>next直至finish。</p><p><b> 建立工程</b></p><p><b> 1.2調(diào)試程序</b></p><p> 右擊xc95108-15pc84,選New Source,再
9、選VHDL Module后,填加文件名(File name:count2)——〉next——〉finish。</p><p><b> 添加VHDL文件</b></p><p><b> 寫入如下程序后保存</b></p><p> LIBRARY IEEE; </p><p> US
10、E IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;</p><p> USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;</p><p> entity count2 is</p><p> PORT (cp , r: INSTD_LOGIC;</p><p> q: OUT STD_LOGIC_VEC
11、TOR(3 DOWNTO 0) );</p><p> END count2;</p><p> ARCHITECTURE Behavioral OF count2 IS</p><p> SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ;</p><p><b> BEGIN<
12、/b></p><p> PROCESS (cp,r) </p><p><b> BEGIN</b></p><p> IF r='0' then count<="1111";</p><p> ELSIF cp'EVENT AND cp=
13、9;1' THEN </p><p> IF count="0101" THEN count <="0010";</p><p> ELSIF count="0010" THEN count <="1111";</p><p> ELSE cou
14、nt <= count -1;</p><p><b> END IF;</b></p><p><b> END IF;</b></p><p> END PROCESS;</p><p> q<= count;</p><p> END
15、Behavioral;</p><p> 雙擊Implement Design(或右鍵Run),運(yùn)行程序</p><p><b> 調(diào)試成功顯示如下</b></p><p><b> 1.3波形仿真</b></p><p> 回到count2.vhd界面,右鍵點(diǎn)擊count2 - Behav
16、ioral(count2.vhd),選New Source——〉Test Bench WaveForm——〉File Name:test( 測(cè)試波形文件名),next(連接count2) ——next〉——〉finish</p><p> 將Initial length of test beach改成 1000</p><p> 將仿真波形設(shè)置成如圖(r一直等于1)</p
17、><p> 左側(cè)Sources for 欄內(nèi)選擇Behavioral Simulation,選擇test ,打開Processes下的Xilinx ISE Simulator如圖</p><p> 點(diǎn)擊Simulate Behavioral Model(或右鍵RUN)運(yùn)行仿真波形</p><p> 運(yùn)行完成后將出現(xiàn)如下時(shí)序圖</p><p>
18、;<b> 時(shí)序圖如圖</b></p><p> 1.4引腳鎖定與下載</p><p> 左上側(cè)Source for選項(xiàng)中選擇Synthesis/Implementation,左下側(cè)Processes——〉User Constraints——〉A(chǔ)ssign Package Pins分配引腳:Cp-key1,r-sw1,q3-L1,q2-L2,q1-L3,q0-L
19、4。點(diǎn)擊保存,OK。</p><p> 回到ISE :Processes——〉Implement Design——〉Optional Implementation Tools——〉雙擊Lock Pins鎖定引腳</p><p> Processes——〉Implement Design——〉雙擊Generate Programming File——〉Configure Device(i
20、MPACT),默認(rèn)JTAG,finishi,v1.jed ——〉Open</p><p> 右鍵點(diǎn)綠——〉Progaram——〉OK,結(jié)束下載。(調(diào)試時(shí)sw向下是1;燈滅為1)</p><p><b> 1.5仿真結(jié)果分析</b></p><p> 因?yàn)轭}目是四位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器(缺0000,0001,0011,0100),</p&
21、gt;<p> 所以計(jì)數(shù)器是從4直接跳變成2,再?gòu)?跳變成15,即0100到0010到1111,其余的數(shù)正常跳變,而根據(jù)波形仿真圖可以十分清楚地看出波形跳變過(guò)程,符合開始的設(shè)計(jì)框圖。</p><p> 2、multisim實(shí)現(xiàn)過(guò)程</p><p><b> 2.1求驅(qū)動(dòng)方程</b></p><p><b> 選擇
22、觸發(fā)器</b></p><p> 選用由于JK觸發(fā)器功能齊全、使用靈活,在這里選用4個(gè)CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器。</p><p> 求時(shí)鐘方程、狀態(tài)方程</p><p><b> 求時(shí)鐘方程</b></p><p> 采用同步方案,故取CP0=CP1=CP2=CP3=CP。CP是整個(gè)要設(shè)計(jì)的時(shí)序
23、電路的輸入時(shí)鐘脈沖。</p><p><b> 求狀態(tài)方程</b></p><p> 由圖2.1所示狀態(tài)圖可直接畫出如圖2.3所示電路次態(tài)的卡諾圖,再分解開便可以得到如圖2.4所示各觸發(fā)器的卡諾圖。</p><p> 圖2.3 次態(tài)的卡諾圖</p><p><b> (a)</b></
24、p><p><b> (b)</b></p><p><b> (c)</b></p><p><b> (d)</b></p><p> 圖2.4 各觸發(fā)器的卡諾圖</p><p><b> 根據(jù)卡諾圖得到:</b><
25、/p><p><b> 3求驅(qū)動(dòng)方程</b></p><p> JK觸發(fā)器的特性方程為</p><p> 與特性方程做比較,可得</p><p><b> 2.2畫邏輯電路圖</b></p><p> 根據(jù)所選用的觸發(fā)器和時(shí)鐘方程、輸出方程、驅(qū)動(dòng)方程,便可以畫出如圖2.
26、5所示的邏輯電路圖。</p><p> 圖2.5 邏輯電路圖</p><p> 2.3邏輯分析儀的仿真</p><p><b> 2.4結(jié)果分析 </b></p><p> 四位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器(缺0000,0001,0011,0100),在multisim中,計(jì)數(shù)器從5直接跳變成2,再?gòu)?直接跳變成15,即01
27、01到0010到1111······,其余的數(shù)正常跳變,小燈根據(jù)數(shù)字的變化有規(guī)律地亮滅,例如,當(dāng)計(jì)數(shù)器減到0010時(shí),會(huì)出現(xiàn)以下現(xiàn)象:從左數(shù)第三個(gè)小燈是亮的,其余的燈是滅的。而且時(shí)序圖會(huì)按照設(shè)計(jì)的那樣進(jìn)行,類似于ISE的仿真波形圖。</p><p><b> 四、總結(jié)</b></p><p> 1.實(shí)驗(yàn)中
28、遇到的問(wèn)題:</p><p> (1)使用ISE仿真時(shí)仿真波形圖是正確的,時(shí)序圖也沒有問(wèn)題,但是下載到芯片上時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)果和預(yù)期相差大,且led亮滅無(wú)規(guī)律,經(jīng)檢查程序無(wú)任何問(wèn)題,經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)是電路板按鍵在按下時(shí)會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)(不穩(wěn)定的狀態(tài)),導(dǎo)致芯片識(shí)別出好幾次的時(shí)鐘信號(hào)。</p><p> (2) 使用multisim邏輯分析儀時(shí)不能產(chǎn)生正確的波形。</p><p>
29、<b> 2.解決辦法:</b></p><p> ?。?)在引腳綁定時(shí)更換其他按鍵后,結(jié)果正常顯示</p><p> ?。?)將邏輯分析儀的時(shí)鐘調(diào)節(jié)至外部時(shí)鐘,再將邏輯分析儀的時(shí)鐘引腳于JK觸發(fā)器的時(shí)鐘引腳相連后,產(chǎn)生正確的波形圖</p><p> 這個(gè)過(guò)程讓我明白了做實(shí)驗(yàn)必須要先熟悉軟件和硬件的使用,就算理論知識(shí)學(xué)的再好,計(jì)算的再正確,
30、實(shí)驗(yàn)結(jié)果也未必正確,所以必須要做到認(rèn)真,嚴(yán)謹(jǐn)。</p><p><b> 五、參考文獻(xiàn)</b></p><p> 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程(第三版)》 高等教育出版社 余孟嘗編</p><p> 《VHDL數(shù)字電路設(shè)計(jì)教程》 電子工業(yè)出版社 佩德羅尼 著 </p><p> 《數(shù)字邏輯
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