基于vhdl語言的電子表

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文檔簡介

1、　　2012--2013學(xué)年第一學(xué)期物電學(xué)院期末考試卷　　EDA大作業(yè) 《設(shè)計制作電子表》（課程論文等試卷樣式）　　學(xué)號: 姓名: 班級: 　　成績：

2、;　　評語：　?。荚囶}目及要求）　　利用VHDL語言設(shè)計一個電子時鐘，可以顯示時、分、秒，具有時間設(shè)置功能，要求走時誤差不大于每天10秒?？刹捎脭?shù)碼管或液晶顯示，最好設(shè)計出個性化顯示界面。　　注意

3、事項：　　1.上述三題任選一題，采用標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)考核類封面，A4打印。　　2.第一題40分，液晶+3分，個性化界面+3分。　　3.第二題45分，幅度調(diào)整+3分，頻率測量及顯示+5分。　　4.第三題48分，頻率分段設(shè)置+3分，頻率微調(diào)+5分，頻率范圍酌情加

4、分。　　5.雷同的程序和算法滿分值只計原題分值的三分之二，將依據(jù)設(shè)計報告的質(zhì)量和實驗結(jié)果的描述計分。設(shè)計上的創(chuàng)新會酌情加分，實現(xiàn)上的偏離會酌情扣分。　　6.本門課程成績中，實驗操作和實驗報告占50%，本次作業(yè)考核占50%。　　目錄&

5、lt;b>　　一、設(shè)計要求1　　二、設(shè)計思路1　　三、程序設(shè)計2　　1.置數(shù)還是計數(shù)2　　2.在哪一位置數(shù)2<b

6、>　　3.計數(shù)單位2　　4.秒3　　5.分4　　6.時4　　7.數(shù)碼管顯示5<

7、/p>　　四、仿真結(jié)果6　　五、實驗結(jié)果8　　1.連線8　　2.設(shè)計結(jié)果8<b

8、>　　六、實驗心得9　　電子表源程序10　　設(shè)計制作電子表　　一、設(shè)計要求　　利用VHDL語言設(shè)計一個電子時鐘，可以顯示時、分、

9、秒，具有時間設(shè)置功能，要求走時誤差不大于每天10秒?？刹捎脭?shù)碼管或液晶顯示，最好設(shè)計出個性化顯示界面。　　二、設(shè)計思路　　電子表其實質(zhì)為計數(shù)器，計數(shù)單位為1秒。由秒，分，時組成，秒和分是60進制，用十進制和六進制組成，時是24進制，直接設(shè)計一個24進制計數(shù)器即可。要讓結(jié)果顯示出來，則用七段式數(shù)碼管輸出顯示計數(shù)值。此電

10、子表需要有置數(shù)功能，加一個控制開關(guān)，當(dāng)開關(guān)為低電平時計數(shù)，當(dāng)開關(guān)為高電平時置數(shù)。設(shè)計思路如下圖所示：　　三、程序設(shè)計　　1.置數(shù)還是計數(shù)　　電子表有計數(shù)和指數(shù)兩種狀態(tài)，工作時執(zhí)行計數(shù)還是執(zhí)行置數(shù)則由一控制使能端EN決定，當(dāng)EN為低電平時，

11、電子表計數(shù)，當(dāng)EN為高電平時，電子表置數(shù)。　　2.在哪一位置數(shù)　　該電子表有秒低位，秒高位，分低位，分高位，時低位，時高位組成，共有六位，置數(shù)由位選決定給哪一位置數(shù)。設(shè)置一個三位的二進制開關(guān)p2,p1,p0，通過編碼電路實現(xiàn)選擇置數(shù)位。　?、?當(dāng)p2p1p0為“000”時，不

12、選擇任何位，此時電子表只是停止計數(shù)，不置數(shù)。　?、?當(dāng)p2p1p0為“001”時，秒低位置數(shù)。　?、?當(dāng)p2p1p0為“010”時，秒高位置數(shù)。　?、?當(dāng)p2p1p0為“011”時，分低位置數(shù)。　?、?當(dāng)p2p1p0為“100”時，分高位置數(shù)。&l

13、t;p>　?、?當(dāng)p2p1p0為“101”時，時低位置數(shù)。　?、?當(dāng)p2p1p0為“110”時，時高位置數(shù)。　　關(guān)鍵程序：　　if t'event and t='1' then 　　if en='

14、0' then 　　計數(shù)語句　　elsif en='1' and p="001" then s0<=num;　　end if;

15、　end if;　　3.計數(shù)單位　　首先脈沖頻率要足夠大，提供一個較快的掃描頻率，時數(shù)碼管穩(wěn)定地顯示計數(shù)值。計數(shù)單位為1秒，對脈沖clk 進行分頻，得到周期為1秒的計數(shù)單位t。程序中對clk進行512分頻，所以需要一個相近的脈沖，試驗箱上的CLK4的頻率范圍為625KHz~19.5Hz，通過跳線帽

16、選擇可以調(diào)出624Hz的頻率。所以脈沖頻率選用624Hz。　　關(guān)鍵程序：　　if clk'event and clk='1' then　　count:=count+1;　　end if;<

17、;/b>　　t<=count(9);　　4.秒　　秒是60進制的，可以用一個十進制計數(shù)器和一個六進制計數(shù)器實現(xiàn)。秒的低位為十進制，當(dāng)?shù)?0個計數(shù)單位到達時，計數(shù)值清零，并產(chǎn)生一個進位信號，用以更高位的計數(shù)，而其他時候進位信號為低電平，既沒有進位輸出。秒的高位為六進

18、制，每一個來自低位的進位信號高電平到達時計一次數(shù)，當(dāng)?shù)诹鶄€進位信號到達時，計數(shù)值清零，同樣的產(chǎn)生一個進位信號。　　關(guān)鍵程序：　　-----秒低位--------　　ss0:process(t) is 　　begin

19、　　if t'event and t='1' then 　　if en='0' then 　　if s0=9 then s0<=0;　　c0<='1'; ---進位

20、　　else s0<=s0+1;　　c0<='0';　　end if;　　elsif en='1' and p="001" then s0<=nu

21、m;　　end if;　　end if;　　end process;　　-------秒高位----　　ss1:process(c0) is </p

22、>　　begin 　　if c0'event and c0='1' then 　　if en='0' then　　if s1=5 then s1<=0;　　c1

23、<='1'; ---進位　　else s1<=s1+1;　　c1<='0';　　end if;　　elsif en='1' and

24、 p="010" then s1<=num;　　end if;　　end if;　　end process;　　5.分</p&

25、gt;　　分與秒類似，也是一個60進制的計數(shù)器，可用十進制和六進制組合實現(xiàn)。這里不再贅述。　　6.時　　時位不同于秒和分，因為時的低位不是任何進制的計數(shù)器，因此不能像上面那樣用兩個計數(shù)器組合，而只能將時的高低位作為一個整體，為一個二十四進制計數(shù)器，接受來自分位的進位信號，計數(shù)滿24時清零。由于數(shù)

26、碼管只能顯示0~9的數(shù)字，所以數(shù)碼管顯示時仍然要分高低位分別顯示。對于如何用兩個數(shù)碼管顯示著24個數(shù)，用分段的方法解決。　　h表示時位的計數(shù)值，h1表示時的高位，h0表示時的低位　　h在0~9范圍內(nèi)，則h1=0，h0=h；　　h在10~19范圍內(nèi)，則h1=1，h0=h-10；<p&

27、gt;　　h在20~23范圍內(nèi)，則h1=2，h0=h-20；　　關(guān)鍵程序：　　hh:process(c3,h) is　　begin 　　if c3'event and c3='1&

28、#39; then　　if h=23 then h<=0;　　else h<=h+1;　　end if;　　end if;

29、　case h is　　when 0 to 9 =>h1<=0;h0<=h;　　when 10 to 19 =>h1<=1;h0<=h-10;　　when 20 to 23 =>h1<=2;h0<=h-20;<

30、p>　　when others =>null;　　end case;　　end process;　　7.數(shù)碼管顯示　　秒分時個兩位，分與秒，時與分之間用短線隔開，所以需要用8個數(shù)碼管，

31、從右到左分別為秒低位，秒高位，短線，分低位，分高位，短線，時低位，時高位。　　關(guān)鍵程序：　　process(clk,w) is　　begin　　if clk'event and clk=&

32、#39;1' then　　if w="111" then w<="000";　　else　　w<=w+1;　　end

33、 if;　　end if;　　case w is　　when "000"=>n<=s0;　　when "001"=>n

34、<=s1;　　when "010"=>n<=10; ---第10種狀態(tài)，顯示分與秒之間的短線。　　when "011"=>n<=m0;　　when "100"=>n<=m1;<p&

35、gt;　　when "101"=>n<=10; ---第10種狀態(tài)，顯示時與分之間的短線。　　when "110"=>n<=h0;　　when "111"=>n<=h1;　　when others=>null;

36、　　end case;　　end process;　　sel<=w;　　四、仿真結(jié)果　　1.clk分頻后用以計

37、數(shù)，s0為十進制，仿真結(jié)果如下：　　2.s1為六進制　　3．m0為十進制　　4．m1為六進制　　5．h為二十四進制

38、　　五、實驗結(jié)果　　1.連線　　設(shè)定器件為EPM7128LC84-6，按分配好的引腳在試驗箱上連線。輸入管腳有：脈沖clk,使能控制端en，置數(shù)選擇p2p1p0,置數(shù)端x3x2x1x0。輸出管腳有：數(shù)碼管位選輸出sel~sel0,數(shù)碼管段選輸出d6~d0。

39、　　連線照片如下：　　2.設(shè)計結(jié)果　　電子表實物照片如下：從左到右為時，分，秒。　　六、實驗心得　　本次實驗花費了較長時間，剛開始想電子表就

40、是一個計數(shù)器，之前實驗做過計數(shù)器，應(yīng)該很快能做出來，但當(dāng)開始寫程序時發(fā)現(xiàn)有很多不同，也遇到了比較困難的問題，要讓計數(shù)單位為1秒，脈沖還要比較快，脈沖的選擇和分頻就是一個重要問題。還有時的高低位如何在數(shù)碼管上顯示出來的問題，因為時是二十四進制的，自己想了很久也沒有辦法解決，后來請教同學(xué)，經(jīng)同學(xué)點撥，采用分段賦值的方法讓時的地高位分別顯示。覺得自己還是思維方式太狹窄，解決問題的方法太單一，以后要擴展思維，一條路行不通就換另一種方法，也許會更

41、簡單。總的來說，本次設(shè)計受益匪淺，一方面鞏固了ＥＤＡ所學(xué)知識，另一方面對自己的思維方式也有一些反思。七、附錄　　電子表源程序：　　library ieee;　　use ieee.std_logic_1164.all;　　use iee

42、e.std_logic_unsigned.all;　　use ieee.std_logic_arith.all;　　entity dzb is 　　port (clk:in std_logic; 　　en:in std_logic; ---置數(shù)開關(guān)

43、　　p:in std_logic_vector(2 downto 0);--置數(shù)選擇　　x:in std_logic_vector(3 downto 0);--置數(shù)值　　sel:out std_logic_vector(2 downto 0); ---掃描　　d:out std_logic_ve

44、ctor(6 downto 0));　　end dzb;　　architecture behaver of dzb is　　signal t:std_logic; --計數(shù)單位，即1秒　　signal num:integer rang

45、e 0 to 9;--置數(shù)值　　signal n:integer range 0 to 10; --數(shù)碼管顯示值　　signal s0,s1,m0,m1,h0,h1:integer range 0 to 10;--秒，分，時　　signal h:integer range 0 to 23;

46、　　signal c0,c1,c2,c3:std_logic; ---進位信號　　signal w:std_logic_vector(2 downto 0); --位選　　begin　　------分頻----

47、fenpin:process(clk) is 　　variable count:std_logic_vector(9 downto 0);　　begin　　if clk'event and clk='1' then<

48、;p>　　count:=count+1;　　end if;　　t<=count(9);　　end process; 　　-----秒低位--------　　ss0:process(

49、t) is 　　begin 　　if t'event and t='1' then 　　if en='0' then 　　if s0=9 then s0<=0;&l

50、t;p>　　c0<='1'; ---進位　　else s0<=s0+1;　　c0<='0';　　end if;　　elsif en='

51、;1' and p="001" then s0<=num;　　end if;　　end if;　　end process;　　-------秒高位----<

52、/p>　　ss1:process(c0) is 　　begin 　　if c0'event and c0='1' then 　　if en='0' then　　if

53、s1=5 then s1<=0;　　c1<='1'; ---進位　　else s1<=s1+1;　　c1<='0';　　end if;<

54、;/p>　　elsif en='1' and p="010" then s1<=num;　　end if;　　end if;　　end process;</p&g

55、t;　　-------分低位-------　　mm0:process(c1) is 　　begin 　　if c1'event and c1='1' then 　　if en='0

56、' then　　if m0=9 then m0<=0;　　c2<='1'; ---進位　　else m0<=m0+1;　　c2<='0';<

57、p>　　end if;　　elsif en='1' and p="011" then m0<=num;　　end if;　　end if;</p&

58、gt;　　end process;　　--------分高位-----　　mm1:process(c2) is 　　begin 　　if c2'event and c2='1' then

59、　　if en='0' then　　if m1=5 then m1<=0;　　c3<='1'; ---進位　　else m1<=m1+1;　　c3<=

60、9;0';　　end if;　　elsif en='1' and p="100" then m1<=num;　　end if;

61、　　end if;　　end process;　　---------時----　　hh:process(c3,h) is　　begin 　　if c3&#

62、39;event and c3='1' then　　if h=23 then h<=0;　　else h<=h+1;　　end if;　　end if;</p&g

63、t;　　case h is　　when 0 to 9 =>h1<=0;h0<=h;　　when 10 to 19 =>h1<=1;h0<=h-10;　　when 20 to 23 =>h1<=2;h0<

64、;=h-20;　　when others =>null;　　end case;　　end process;　　-------置數(shù)----------　　zhizhu:process(x)

65、 is　　begin　　case x is　　when "0000"=>num<=0;　　when "0001"=>num<=1;&

66、lt;/p>　　when "0010"=>num<=2;　　when "0011"=>num<=3;　　when "0100"=>num<=4;　　when "0101"

67、=>num<=5;　　when "0110"=>num<=6;　　when "0111"=>num<=7;　　when "1000"=>num<=8;　　when

68、"1001"=>num<=9; 　　when others=>null; 　　end case; 　　end process;　　----數(shù)碼管位選-----　　weixuan:proces

69、s(clk,w) is　　begin　　if clk'event and clk='1' then　　if w="111" then w<="000";<b

70、>　　else　　w<=w+1;　　end if;　　end if;　　case w is

71、;　　when "000"=>n<=s0;　　when "001"=>n<=s1;　　when "010"=>n<=10;　　when "011"=>

72、n<=m0;　　when "100"=>n<=m1;　　when "101"=>n<=10;　　when "110"=>n<=h0;　　when "111&qu

73、ot;=>n<=h1;　　when others=>null;　　end case;　　end process;　　sel<=w;

74、　　-------數(shù)碼管段選-------　　duanxuan:process(n) is　　begin　　case n is --gfedcba　　when 0=>d<="0111111";

75、 ----0 　　when 1=>d<="0000110"; ----1　　when 2=>d<="1011011"; ----2　　when 3=>d<="1001111"; ----3<

76、;/p>　　when 4=>d<="1100110"; ----4　　when 5=>d<="1101101"; ----5　　when 6=>d<="1111101"; ----6&

77、lt;p>　　when 7=>d<="0000111"; ----7　　when 8=>d<="1111111"; ----8　　when 9=>d<="1101111"; ----9

78、when 10=>d<="1000000"; ----_　　when others=>null;　　end case;　　end process;　　end architecture be

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