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1、目录第一章 技术指标1.1整体功能1.2系统结构1.3电气指标1.4设计条件第二章 整体电路设计2.1设计原理2.1.1数据处理器2.1.2控制器2.1.3显示电路2.2建立算法流程图和ASM图2.2.1算法流程图2.2.2 ASM图2.3 建立处理器明细表2.3.1分析2.3.2比较器2.3.3数据选择器2.3.4译码显示电路2.3.5分频器2.4控制器设计2.4.1方案选择2.4.2求激励函数2.4.3控制器发出的命令2.4.4外部发出的命令2.4.5发光二级管的逻辑表达式2.4.6电路图2.4.7仿真分析结论第三章 顶层图3.1处理器3.2控制器3.3总图第四章 试验小结和心得体会4.1
2、实验小结4.2心得体会第一章 技术指标1.1整体功能 现代工业控制和微机系统中离不开数据处理器。时序比较器是数据处理器的一个部分，它能将输入的8421BCD码存储并进行比较，最终以十进制数显示其大小。时序比较器的功能是，用同一组输入端口分两次送入两组数据，经过比较显示出数值大的一组数据值。 1.2系统结构1.3电气指标（1）数据输入采用并行送数，系统先后收到两组8421BCD码后比较其大小，将大数输出，用十进制数显示出来。（2）显示时间5S10S，显示结束电路自动清零，进入初始状态。（3）仅在开机后人工操作RESET开关，使RESET=0整机清零，整机立即进入工作状态；LED1点亮表示允许输入
3、第一组数据Xa。（4）按一次AJ键，表示输入一脉冲信号，Xa被确认后LED2点亮，表示允许输入第二组数据Xa。（5）再按一次AJ键，Xb被确认,电路立即比较大小，输出显示大数。（6）对比较结果：XaXb ，Xa=Xb 或 XaXb 时，LED1闪亮； XaXb 时,LED2闪亮；Xa=Xb 时，两灯交替闪亮。（7）系统设计要求采用ASM图法。1.4设计条件（1）电源条件，直流稳压电源输出+5V。（2）必须采用ASM图法进行设计，否则设计无效。（3）可供选择foundation3.1开发软件的库提供的元件器件:第二章 整体电路设计2.1设计原理2.1.1数据处理器（1）输入数据进行寄存，比较数据
4、大小，选择比较结果。（2）大数送显示寄存器，通过译码器显示大数。同时比较器将结果送组合电路驱动两只发光二极管。2.1.2控制器（1）开机后接收RESET键的复位信号,使控制器处于初始状态。（2）确认按键送来的单脉冲信号使控制器由初始状态进入工作状态。（3）控制器根据自身工作状态来控制数据寄存器，接收输入数据和将寄存器中的数据比较结果显示出来。2.1.3显示电路 显示电路二十进制译码器电路输入数据为二进制码，显示为十进制数。二进制码转换为十进制数的电路，需要加修正电路，列出二十进制数转换的真值表，找出其修正电路的特点。十进制数转换的真值表，找出其修正电路的特点。其参考电路见“课题十六 数字式电缆
5、对线器”中的“二、电路设计提示”。2.2建立算法流程图和ASM图2.2.1算法流程图2.2.2 ASM图2.3 建立处理器明细表2.3.1分析首先根据明细表可知，处理器有三个寄存器，即：A寄存器、B寄存器和C寄存器；其次处理器有比较器、数据选择器和译码器。1.寄存器(1)A寄存器的功能1.保持、置数和清零。根据分析A寄存器的功能，选取74194芯片实现其三个功能比较器。从74194功能表可知，它有两个功能控制端M1M0，即：功能控制端的功能表如表3所示。同时74194芯片清零为异步清零。2.A寄存器的控制信号：RESET 74194 清零 M1 M0SET Xa 1 1所以 M1M0=SET
6、Xa CR = RESET+T03. 电路图：4. 仿真：5. 结论:电路仿真结果完全符合设计要求。(2) B寄存器的功能1.从处理器明细表可知有3个功能：清零、保持和置数。同样采用74194实现。则M1=M0=SET Xb, CR=RESET+T02.电路图：3.仿真: 4.结论：电路仿真结果完全符合设计要求。(3)CNT寄存器的功能 1.从处理器明细表可知,它主要是作为定时器使用。定时长度为：8s,即为M=9的加法计数器。从处理器明细表可知,它主要是作为定时器使用。定时长度为：8s,即为M=9的加法计数器。当控制器进入T3状态时，计数器开始计数；当所计的数为“9”时，计数器停止计数并清零返
7、回到初始状态。因此，CNT寄存器的功能有3个：清零、计数和预置零。根据以上分析CNT寄存器可选用74161芯片来实现它的3个功能，即： P=T=SET PT，CR=RESET+T0 D3=D2=D1=D0=0(4)总结：三个寄存器的命令(1)A寄存器(74194)的命令:CR= RESET+T0 ，SET Xa=T1AJ(2)B寄存器(74194)的命令:CR =RESET+T0 , SET Xb = T2 AJ(3)CNT寄存器(74161)的命令:CR = RESET+T0 ,SET PT= T3.2.3.2比较器a. 选择7485芯片b. 1.(A=B）i=1 , （AB）i=0 ; 2
8、.A3A0 接A寄存器的Q3Q0 ; 3.B3B0 接B寄存器的Q3Q0 ; 4.输出FAB、FAB、FA=B ； A3A0= B3B0 ，则FA=B =1， FAB=FAB=0 A3A0 B3B0 ，则FAB =1，FA=B =FAB=0A3A0 B3B0 ，则FAB =1，FA=B =FAB=0c.电路图：d.仿真：e.结论：电路仿真结果完全符合设计要求。2.3.3数据选择器根据题目技术要求选出大数，即从A和B两数中选出大数。可选用二选一数据选择器。由于A和B为四位而二进制数，则选用74157 四个二选一数据选择器。（1）二选一数据选择器的地址控制端和数据端连接。从ASM图和处理器明细表可
9、知，输出端输出大数，地址A端连接到FAB。 数据端D1接B寄存器的Q端； 数据端D0接A寄存器的Q端当A=FAB=1时，选择D1数据输出（Y=B，B为大数）。当A=FAB=0时， AB，选择D0数据输出（Y=A，A为大数） A= B，选择D0数据输出（Y=A，选A输出）（2）二选一数据选择器的使能端控制命令 当E=1，Y=0时，数据选择器不工作； 当E=0，Y输出取决于地址A。因此，从ASM图和处理器明细表可知：E=T3 当T3=0时，E=1，Y=0时，数据选择器不工作；当T3=1时，E=0，数据选择器工作。(3) 电路图：(4) 仿真：(5) 结论：电路仿真结果完全符合设计要求。2.3.4译
10、码显示电路1. 显示管：共阴极2. 译码管：方案选择用VHDL硬件描述语言描述，编译成所需的逻辑器件.（连线方便，效率高）3. 电路图：4. 仿真：5. 结论：电路仿真结果完全符合设计要求。2.3.5分频器1. 实验箱上提供2KHz振荡信号，通过1000分频可获的2Hz振荡信号。2. 电路图：3. 仿真：4. 结论：电路仿真结果完全符合设计要求。2.4控制器设计2.4.1方案选择 控制器采用每态一个D触发器实现。由于ASM图中有四个状态，所以需要4个D触发器。如图2.4.1.2.4.2求激励函数: 图2.4.12.4.3控制器发出的命令2.4.4外部发出的命令2.4.5发光二级管的逻辑表达式2
11、.4.6控制器电路图：合成的芯片图：2.4.7仿真分析结论 1.A数大于B数,LED1亮 2.A数等于B数,LED1，LED2交替闪亮 3.A数小于B数,LED2亮 4.控制器控制置数操作结论：以上电路仿真结果完全符合设计要求。第三章 总图3.1处理器3.1.1处理器=A寄存器+B寄存器+CNT寄存器+MUX数据选择器+比较器3.1.2仿真图分析：1. RESET=1,T1=T2=T3=0,置数器清零2. RESET=0,T1=1,T2=T3=0,X3-X0=0110,置数A，GG=13. RESET=0,T2=1,T1=T3=0,X3-X0=1000,置数B，LL=14. RESET=0,T
12、3=1,T1=T2=0,置数器比较，A-G输出大数11111111（8），CNT=8时全部清零3.1.3结论：以上电路仿真结果完全符合设计要求。3.2控制器3.2.1控制器=控制器+LED1+LED23.2.2仿真：1. AJ=0,T1=1,T2=T3=0,LED1=1,置数A2. AJ=1,T2=1,T1=T3=0,LED1=1,置数B3. AJ=1,T3=1,T2=T3=0,LED1,LED2交替闪烁,比较结果：A=B4. CNT8=1,回到状态11.RESET=1,清零2.AJ=0,T1=1,T2=T3=0,LED1=1,置数A3.AJ=1,T2=1,T1=T3=0,LED1=1,置数B
13、4.AJ=1,T3=1,T2=T3=0,LED1交替闪烁,比较结果：AB5.CNT8=1,回到状态11.RESET=1,清零2.AJ=0,T1=1,T2=T3=0,LED1=1,置数A3.AJ=1,T2=1,T1=T3=0,LED1=1,置数B4.AJ=1,T3=1,T2=T3=0,LED2交替闪烁,比较结果：AB5.CNT8=1,回到状态1c.1.置数器清零2.T1=1,T2=T3=0,置数A，LED1亮3.T2=1,T1=T3=0,置数B，LED2亮4.T3=1,T2=T1=0，LED2闪亮，比较结果：AB5.CNT8=1,回到状态13.3.3结论：下载烧录芯片，实物验证完全符合设计要求。
14、3.4 电路图第四章 试验小结和心得体会4.1实验小结1、 课程概况简介1.实验名称为：时序比较器2.课程名称为：电子电路课程设计（32学时，两周）3.课程性质为：必修（2学分）4.使用教材为:电子电路课程设计张豫滇编5.教学目的为：a.提高模拟电路、数字电路理论和实验的综合能力 b.掌握综合型电子电路的设计、装配和调测方法 c.掌握电子元器件资料和电路资料的检索方法 d.提高设计报告的撰写能力 e.全面培养学生科技工作素质4.2心得体会为期两周的课程设计实验已经结束，我们本次实验的题目是时序比较器。实验中运用到了很多我们以前所学的数字电路以及电子实验的知识，可以说是数字电路和实验课课程的一次
15、结合应用。我们的实验主要是建立在软件foundation3.1的基础上。在老师提供的大纲以及指标下，我们从简单到复杂，从局部到整体，从构思到草图，从纸面到实物有计划地经过理论学习，整体设计，局部设计，各部分仿真，整体仿真，实物验证等步骤，最终完成设计指标要求。在实验中，我们也遇到了很多问题，有些甚至是在后面才发现的，这些都是很正常的，这就需要我们不断地学习，变化，具体问题具体分析。本次实验给我的最大收获是提高在实践中发现，分析，解决问题的能力。比如说，电路不能正常工作，如何去利用万用表检查电路故障原因。这才是这门课程的目的和魅力所在。我觉得每年的课程设计都给我们提供了实践的机会，特别是今年，我们亲手做出了比较器。最后，我必须说的是，虽然我完成了本次课程设计，但是这和老师的指导和同学的帮助时离不开的，希望大家能够互相学习与交流。