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1、教材：EDA与数字系统设计李国丽 朱维勇 栾铭主编l门电路、触发器等称为逻辑器件；l由逻辑器件构成，能执行某单一功能的电路，如计数器、译码器、加法器等，称为逻辑功能部件；l由逻辑功能部件组成的能实现复杂功能的数字电路称数字系统。 图0-1 数字系统框图l明确设计要求，确定系统的输入/输出 ；l确定整体设计方案 ；l自顶向下（top-down）的模块化设计方法 。l选用通用集成电路芯片构成数字系统；l应用可编程逻辑器件实现数字系统；l设计专用集成电路(单片系统)。l应用可编程逻辑器件（Programmable Logic Device PLD）实现数字系统设计，是目前利用EDA(Electron
2、ic Design Automation )技术设计数字系统的潮流。l这种设计方法以数字系统设计软件为工具，将传统数字系统设计中的搭建调试用软件仿真取代，对计算机上建立的系统模型，用测试码或测试序列测试验证后，将系统实现在PLD芯片或专用集成电路上，这样最大程度地缩短了设计和开发时间，降低了成本，提高了系统的可靠性。l数字集成电路的发展过程： 电子管 晶体管 小中规模集成电路（SSI，MSI） 大规模集成电路（LSI） 超大规模集成电路(VLSIC) 具有特定功能的专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit ASIC) 为使ASIC的设计周期尽
3、可能短， 出现了现场可编程逻辑器件(Field Programmable Logic Device FPLD)，其中应用最广泛的当属CPLD和FPGA。 CPLD：Complex Programmable Logic Device FPGA ：Field Programmable Gate Array 统称为PLD或CPLD/FPGA。 l早期： PROM、 EPROM 、EEPROM l70年代中期：Programmable Logic array PLAl 70年代末：美国MMI公司Programmable array Logic PAL l80年代中期：Altera公司Generic A
4、rray Logic GAL 共同特点：低密度PLD，结构简单，设计灵活， 规模小，难以实现复杂的逻辑功能。l80年代中期：Altera公司 Erasable Programmable Logic Device EPLD l1985年：Xilinx公司 Field Programmable Gate Array FPGA l80年代末：Lattice公司提出In System Programmable ISP）技术，相继出现了一系列具备在系统可编程能力的复杂可编程逻辑器件 (Complex Programmab1e Logic Device CPLD)。 共同特点：高密度、高速度、低功耗结构体
5、系更灵活、适用范围更宽 ，设计风险为零。l90年代以后，高密度PLD在生产工艺、器件的编程和测试技术等方面都有了飞速发展，CPLD的集成度一般可达数千甚至上万门 。 Altera的EPF10K10每片含62000158000个可使用门，重复擦写次数达10万次以上。lPLA、PAL、GAL、EPLD、FPGA、ISP-PLD的基本结构在数字电子技术基础的第八章有介绍专门用于开发FPGA和CPLD的EDA工具分为五个模块：1设计输入编辑器（xilinx的Foundation、Altera的MAX+plus2等） ；2仿真器（如Mentor公司的ModelSim，Cadence公司的Verilog-
6、XL，NC-Verilog等） ；3HDL综合器（Synopsys公司的FPGA Compiler、FPGA Express 等）；4适配器（或部局布线器）（如Lattice公司的ispEXPERT 中有自己的适配器）；5下载器（编程器）。1、EPF10K10，EPF10K10A等2、MAX7000系列（如MAX7000S中的MAX7128）3、EPM9320等l图形输入方式（.gdf文件）；lHDL (Hardware Description Language)语言输入方式 1)VHDL语言 （Very High Speed Intergated Circuit Hardware Descr
7、iption Language） 2)Verilog HDL语言设计输入设计输入图形或HDL语言输入编译编译Compiler项目校验、项目校验、仿真仿真Simulate编程或下载编程或下载Program或Configurel进入Windows操作系统，打开MAX+Plus2；l启动FileProjectName 菜单，输入设计文件的名称(给出文件存储路径）；l点击AssignDevice菜单，选择器件（EPM7128SLC84-6或EPF10K10LC84-4）；l启动FileNew菜单，选择Graphic Editor，打开原理图编辑器；l元器件放置；l在元器件之间添加连线；l添加输入、输出
8、引脚，并给它们命名；l保存原理图。l启动MaxplusII/Compiler菜单，选择Start,开始编译；l若电路有错，编译器停止编译，并显示出错信息；l若电路无错，则编译通过，生成.sof、.pof文件，以备硬件下载或编程时用。l注意：编译只对顶层文件进行注意：编译只对顶层文件进行 编译通过后就可进行时序模拟： 1、建立波形输入文件： 1）打开菜单File/New，选Waveform Editor File(.scf),OK； 2）在波形编辑器窗口的Name下单击鼠标右键，出现浮动菜单，选Enter Nodes from SNF出现对话框； 3)在Type 区选Inputs和 Output
9、s，单击 List按钮，可在 其右下方看到设计中的输入输出信号，单击=可将这些信号选到Selected Nodes&Groups区，OK； 4）在菜单File中选 Save。 2、编辑输入节点波形：1）在菜单Options中选中Snap to Grid 和Show Grid，并打开 Grid Size设置仿真时间；2）使用绘制图形工具条绘制输入节点波形；3）选File中Save存盘。3、时序模拟：1）在菜单Maxplus2中选Simulator；2) 单击Start，开始模拟；3）模拟完毕，单击Open Scf得模拟结果，可对结果进行检查（注意有动态延时和竞争冒险现象 ）。l启动Maxplus
10、II/Floorplan Editor菜单，则显示该设计项目的管脚分配；l用户可根据下载板情况，改变管脚分配。l下载板有两种: 1.北京理工达胜科技有限公司生产的下载板,芯片管脚与外围信号没有连接,需在实验中由你连接; 2.东南大学东讯通生产的DXT-BIII型EDA实验开发系统, 芯片管脚与外围信号已连接好,必须根据下表改变管脚分配.图1-2-15 PLD引脚与外部人工连接EPF10K10LC84-4图1-2-16 PLD引脚与外部器件连接锁定图1216 PLD管脚与外部器件连接锁定器件名称器件名称信号名信号名10K10管管脚脚器件名称器件名称信号名信号名10K10管管脚脚输出发光管L12R
11、25数据开关K229输出发光管L12G24数据开关K330输出发光管L1123数据开关K435输出发光管L1022数据开关K536输出发光管L921数据开关K637输出发光管L819数据开关K738输出发光管L718数据开关K839输出发光管L665数据开关K947输出发光管L564数据开关K1048输出发光管L462数据开关K1149输出发光管L361数据开关K1250输出发光管L260数据开关K1351输出发光管L1G59数据开关K1452输出发光管L1R58数据开关K1553数据开关K128数据开关K1654器件名称器件名称信号名信号名10K10管管脚脚器件名称器件名称信号名信号名10K
12、10管管脚脚数码管M4M4A17扬声器SP27M4B16时钟信号CP11M4C11时钟信号CP243M4D10数码管M3M3A9M3B8M3C7M3D6数码管M2M2A5M2B3M2C83M2D81数码管M1M1A80M1B79M1C78M1D73l将实验板接口线与计算机并口连接，打开试验箱电源；l启动MaxliusII/Programmer菜单；l如果是第一次使用该软件，启动Options Hardware Setup菜单，在Hardware Type中选择 ByteBlaster（MV）。l Configure即可完成下载。l l若下载后提示下载不成功信息，按以上各步检查是否设置正确，并检
13、查计算机与实验箱硬件连接，排除故障，再次尝试下载；l随时可利用帮助信息（?），解决疑难问题；l相同名字的导线，在电气上相连（P26)；l器件可以旋转；l一组输入或一组输出时，可用BUS（组）；l改变管脚后，应再编译一次，再下载。l进入Windows操作系统，打开MAX+Plus2；l启动FileProjectName 菜单，输入设计文件的名称(给出文件存储路径）；l点击AssignDevice菜单，选择器件（EPM7128SLC84-6或EPF10K10LC84-4）；l启动FileNew菜单，选择Text Editor file，打开原理图编辑器；l键入程序；l在在FileSave as 保
14、存，生成保存，生成.v文件；文件；l以下步骤同图形输入法。有关Verilog HDL的详细内容参见第三章(P.98)l/*/l/ MODULE: adder l/ FILE NAME: add.v l/ VERSION: v1.0 l/ DATE: May 5th, 2003 l/ AUTHOR: Peter l/ CODE TYPE: RTL l/ DESCRIPTION: An adder with two inputs (1 bit), one output (2 bits). l/*/lmodule adder (in1, in2, sum);l l input in1,in2; l
15、output 1:0 sum;l wire in1,in2;l reg 1:0 sum;l l always (in1 or in2) l begin l sum=in1+in2;l endlendmodule模块名（必须和存储时的名称相同）端口列表说明部分模块主体结束行注释部分模块定义行事件控制的Always语句，一直监测输入信号，只要有变化，就执行下面的块语句。Case语句Case(敏感表达式）值1：块语句1；值2：块语句2；default:块语句n+1;endcaselmodule decoder(out,in);loutput7:0 out;linput2:0 in;lreg7:0 o
16、ut;lalways(in)lbeginlcase(in)l3d0:out=8b00000001;l3d1:out=8b00000010;l3d2:out=8b00000100;l3d3:out=8b00001000;l3d4:out=8b00010000;l3d5:out=8b00100000;l3d6:out=8b01000000;l3d7:out=8b10000000;lendcaselendlendmodule d 十进制h 十六进制b 二进制o 八进制lmodule jsq16(q,clk,reset);loutput3:0q;lreg 3:0q;linput clk,reset;l
17、always (posedge clk or negedge reset)lbeginlif(!reset) q3:0=4b0000;lelselq3:0=q3:0+4b0001;lendlendmoduleif(表达式） 块语句1；else 块语句2； .v文件描述的功能模块可以生成一个符号，放在用户库中，供其它原理图输入文件调用，调用的方法与从器件库中取元器件的方法相同。生成功能模块的方法为：选择菜单filecreate default symbol，经过与编译相同的过程后，生成的功能模块被放入用户库， l星期一上午讲课，完成非门下载 先在先在F盘中设置一个自己的文件夹，例：盘中设置一个自
18、己的文件夹，例：F lgll星期一下午星期二：1.2、1.3所有练习l星期二下午4：00讲课：扫描显示电路l星期三：完成1.4所有练习l星期三下午：布置数字系统设计题l星期四星期五：完成数字系统设计一个实验室Al 用发光管的状态验证设计是否满足要求。在译码器设计时，这种方式是很直观的，但在计数器设计时，这样的验证方式就显得很不直观，尤其当计数器的位数增加时（如百进制计数），太多的发光管将使结果的读出非常困难。lBCD码驱动l直接驱动输入输出D C B AYa Yb Yc Yd Ye Yf Yg字形0 0 0 0 0 0 0 10 0 1 0 0 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1
19、 00 1 1 11 0 0 0 1 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 0 1 1 0 11 1 1 01 1 1 11 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 11 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 11 1 1 0 0 1 11 1 1 0 1 1 10 0 1 1 1 1 11 0 0 1 1 1 00 1 1 1 1 0 11 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 10123456789AbCdEFDCBADCB
20、A图1-2-16 PLD引脚与外部器件连接锁定东南大学实验箱的静态显示方式属于BCD码驱动拨向“静态”输入a b c d e f g输出字形1 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 11 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 00 1 1 1 1 0 11 0 0 1 1 1 11 0 0 0 1 1 10123456789ABCDEF
21、当采用直接驱动方式时，驱动一个数码管需要七个电平信号，如果系统用来显示结果的数码管较多，应考虑数字系统输出信号占用PLD芯片管脚的问题，因为PLD芯片的管脚总数是有限的，例如F10K10，它的管脚总数是84，其中还有一些特定功能的管脚不能给用户使用，能使用的管脚不到60个，所以直接驱动时，必须设法减少占用PLD芯片的管脚的数量。解决的方法是采用动态扫描显示动态扫描显示(管脚见表1-2-2)拨向“动态”l设计一个电路，使八个数码管依次同时显示0、1、2、A、B、E、F。动 态 扫描字 形 显示十六进制计数module led(a,b,c,d,e,f,g,D);output a,b,c,d,e,f
22、,g;input3:0 D;reg a,b,c,d,e,f,g;always(D) begin case(D) 4d0:a,b,c,d,e,f,g=7b1111110; 4d1:a,b,c,d,e,f,g=7b0110000; 4d2:a,b,c,d,e,f,g=7b1101101; 4d3:a,b,c,d,e,f,g=7b1111001; 4d4:a,b,c,d,e,f,g=7b0110011; 4d5:a,b,c,d,e,f,g=7b1011011; 4d6:a,b,c,d,e,f,g=7b1011111; 4d7:a,b,c,d,e,f,g=7b1110000; 4d8:a,b,c,d,
23、e,f,g=7b1111111; 4d9:a,b,c,d,e,f,g=7b1111011; 4hA:a,b,c,d,e,f,g=7b1110111; 4hB:a,b,c,d,e,f,g=7b0011111; 4hC:a,b,c,d,e,f,g=7b1001110; 4hD:a,b,c,d,e,f,g=7b0111101; 4hE:a,b,c,d,e,f,g=7b1001111; 4hF:a,b,c,d,e,f,g=7b1000111; endcase end endmodulemodule decoder(out,in);output7:0 out;input2:0 in;reg7:0 out
24、;always(in)begincase(in)3d0:out=8b00000001;3d1:out=8b00000010;3d2:out=8b00000100;3d3:out=8b00001000;3d4:out=8b00010000;3d5:out=8b00100000;3d6:out=8b01000000;3d7:out=8b10000000;endcaseendendmodulelmodule saomiao(reset,clk,clk1,ms1,ms2,ms3,ms4,lms5,ms6,ms7,ms8,a,b,c,d,e,f,g);linput clk,reset,clk1;lreg
25、 3:0 in1;loutput ms1,ms2,ms3,ms4,ms5,ms6,ms7,ms8,a,b,c,d,e,f,g;lreg ms1,ms2,ms3,ms4,ms5,ms6,ms7,ms8,a,b,c,d,e,f,g;lreg 3:0 temp,flag;lalways(posedge clk)lbeginlms1,ms2,ms3,ms4,ms5,ms6,ms7,ms8=8b00000000;lflag=flag+1;lcase (flag)l0:begin temp=in1;ms1=1;endl1:begin temp=in1;ms2=1;endl2:begin temp=in1;
26、ms3=1;endl3:begin temp=in1;ms4=1;endl4:begin temp=in1;ms5=1;endl5:begin temp=in1;ms6=1;endl6:begin temp=in1;ms7=1;endl7:begin temp=in1;ms8=1;endlendcaselcase(temp)l4d0:a,b,c,d,e,f,g=7b1111110;l4d1:a,b,c,d,e,f,g=7b0110000;l4d2:a,b,c,d,e,f,g=7b1101101;l4d3:a,b,c,d,e,f,g=7b1111001;l4d4:a,b,c,d,e,f,g=7b
27、0110011;l4d5:a,b,c,d,e,f,g=7b1011011;l4d6:a,b,c,d,e,f,g=7b1011111;l4d7:a,b,c,d,e,f,g=7b1110000;l4d8:a,b,c,d,e,f,g=7b1111111;l4d9:a,b,c,d,e,f,g=7b1111011;l4hA:a,b,c,d,e,f,g=7b1110111;l4hB:a,b,c,d,e,f,g=7b0011111;l4hC:a,b,c,d,e,f,g=7b1001110;l4hD:a,b,c,d,e,f,g=7b0111101;l4hE:a,b,c,d,e,f,g=7b1001111;l4
28、hF:a,b,c,d,e,f,g=7b1000111;ldefault:a,b,c,d,e,f,g=7b1111110;lendcaselendlalways(posedge clk1)lbegin if(!reset) in1=4b0000;l else begin in1=in1+1;lendlendlendmodule东南大学实验箱完全用Verilog HDL完成 问题是要把两个计数器输出的个位和十位数分别显示在不同的数码管上，用Sel模块实现。原理是：in1，in2in8为八个数码管的BCD码输入端数据，MS1有效时，in1的数据送MS1显示；MS2有效时，in2的数据送MS2显示；M
29、S8有效时，in8的数据送MS8显示。八组数据可以不全部都有，如此例中，十二进制数的低四位送in1,高四位送in2，六十进制数的低四位送in3,高四位送in4，其余数据端为空。lmodule sel(in1,in2,in3,in4,in5,in6,in7,in8,clk,ms1,ms2,ms3,ms4,ms5,ms6,ms7,ms8,a,b,c,d,e,f,g);linput clk;linput 3:0 in1,in2,in3,in4,in5,in6,in7,in8;loutput ms1,ms2,ms3,ms4,ms5,ms6,ms7,ms8,a,b,c,d,e,f,g;lreg ms1,
30、ms2,ms3,ms4,ms5,ms6,ms7,ms8,a,b,c,d,e,f,g;lreg 3:0 temp,flag;lalways(posedge clk)lbeginlms1,ms2,ms3,ms4,ms5,ms6,ms7,ms8=8b00000000;lflag=flag+1;lcase (flag)l0:begin temp=in1;ms1=1;endl1:begin temp=in2;ms2=1;endl2:begin temp=in3;ms3=1;endl3:begin temp=in4;ms4=1;endl4:begin temp=in5;ms5=1;endl5:begin
31、temp=in6;ms6=1;endl6:begin temp=in7;ms7=1;endl7:begin temp=in8;ms8=1;endlendcase实验室Bl 用发光管的状态验证设计是否满足要求。在译码器设计时，这种方式是很直观的，但在计数器设计时，这样的验证方式就显得很不直观，尤其当计数器的位数增加时（如百进制计数），太多的发光管将使结果的读出非常困难。lBCD码驱动l直接驱动输入输出D C B AYa Yb Yc Yd Ye Yf Yg字形0 0 0 0 0 0 0 10 0 1 0 0 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 0 1 0
32、0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 0 1 1 0 11 1 1 01 1 1 11 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 11 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 11 1 1 0 0 1 11 1 1 0 1 1 10 0 1 1 1 1 11 0 0 1 1 1 00 1 1 1 1 0 11 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 10123456789AbCdEFDCBADCBA输入a b c d e f g输出字形1
33、 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 11 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 00 1 1 1 1 0 11 0 0 1 1 1 11 0 0 0 1 1 10123456789ABCDEF 当采用直接驱动方式时，驱动一个数码管需要七个电平信号，如果系统用来显示结果的数码管较多，应考虑数字系统输出信号占用PLD芯片管脚的问题，因为P
34、LD芯片的管脚总数是有限的，例如F10K10，它的管脚总数是84，其中还有一些特定功能的管脚不能给用户使用，能使用的管脚不到60个，所以直接驱动时，必须设法减少占用PLD芯片的管脚的数量。解决的方法是采用动态扫描显示l北理工生产的实验箱，只能用动态扫描方式进行数码管显示。l硬件电路提供了一只3线8线译码器，输入端为sel2,sel1,sel0，输出接各个数码管片选端。3线8线译码器输入端l设计一个电路，使八个数码管依次同时显示0、1、2、A、B、E、F。module led(a,b,c,d,e,f,g,D);output a,b,c,d,e,f,g;input3:0 D;reg a,b,c,d
35、,e,f,g;always(D) begin case(D) 4d0:a,b,c,d,e,f,g=7b1111110; 4d1:a,b,c,d,e,f,g=7b0110000; 4d2:a,b,c,d,e,f,g=7b1101101; 4d3:a,b,c,d,e,f,g=7b1111001; 4d4:a,b,c,d,e,f,g=7b0110011; 4d5:a,b,c,d,e,f,g=7b1011011; 4d6:a,b,c,d,e,f,g=7b1011111; 4d7:a,b,c,d,e,f,g=7b1110000; 4d8:a,b,c,d,e,f,g=7b1111111; 4d9:a,b,
36、c,d,e,f,g=7b1111011; 4hA:a,b,c,d,e,f,g=7b1110111; 4hB:a,b,c,d,e,f,g=7b0011111; 4hC:a,b,c,d,e,f,g=7b1001110; 4hD:a,b,c,d,e,f,g=7b0111101; 4hE:a,b,c,d,e,f,g=7b1001111; 4hF:a,b,c,d,e,f,g=7b1000111; endcase endendmodule 译码器北京理工实验箱module saomiaob(reset,clk,clk1,flag,a,b,c,d,e,f,g);input clk,reset,clk1;re
37、g 3:0 in1;output flag,a,b,c,d,e,f,g;reg a,b,c,d,e,f,g;reg2:0 flag;always(posedge clk)beginflag=flag+1;case(in1)4d0:a,b,c,d,e,f,g=7b1111110;4d1:a,b,c,d,e,f,g=7b0110000;4d2:a,b,c,d,e,f,g=7b1101101;4d3:a,b,c,d,e,f,g=7b1111001;4d4:a,b,c,d,e,f,g=7b0110011;4d5:a,b,c,d,e,f,g=7b1011011;4d6:a,b,c,d,e,f,g=7b1
38、011111;4d7:a,b,c,d,e,f,g=7b1110000;4d8:a,b,c,d,e,f,g=7b1111111;4d9:a,b,c,d,e,f,g=7b1111011;4hA:a,b,c,d,e,f,g=7b1110111;4hB:a,b,c,d,e,f,g=7b0011111;4hC:a,b,c,d,e,f,g=7b1001110;4hD:a,b,c,d,e,f,g=7b0111101;4hE:a,b,c,d,e,f,g=7b1001111;4hF:a,b,c,d,e,f,g=7b1000111;endcaseendalways(posedge clk1)begin if(!r
39、eset) in1=4b0000; else begin in1=in1+1;endendendmodule完全用Verilog HDL完成 问题是要把两个计数器输出的个位和十位数分别显示在不同的数码管上，用Selb模块实现。原理是：in1，in2in8为八个数码管的BCD码输入端数据，sel2.0=000时，左边数码管（ms1)选中，in1送ms1；sel2.0=001时，第二数码管（ms2)选中，in1送ms2；.sel2.0=111时，第八数码管（ms8)选中，in1送ms8；八组数据可以不全部都有，如此例中，十二进制数的低四位送in1,高四位送in2，六十进制数的低四位送in3,高四位
40、送in4，其余数据端为空。北京理工实验箱module selb(in1,in2,in3,in4,in5,in6,in7,in8,clk,flag,a,b,c,d,e,f,g);input clk;input 3:0 in1,in2,in3,in4,in5,in6,in7,in8;output a,b,c,d,e,f,g;output flag;reg a,b,c,d,e,f,g;reg 3:0 temp;reg 2:0 flag;always(posedge clk)beginflag=flag+1;case (flag)0:begin temp=in1;end1:begin temp=in2
41、;end2:begin temp=in3;end3:begin temp=in4;end4:begin temp=in5;end5:begin temp=in6;end6:begin temp=in7;end7:begin temp=in8;endendcasecase(temp)4d0:a,b,c,d,e,f,g=7b1111110;4d1:a,b,c,d,e,f,g=7b0110000;4d2:a,b,c,d,e,f,g=7b1101101;4d3:a,b,c,d,e,f,g=7b1111001;4d4:a,b,c,d,e,f,g=7b0110011;4d5:a,b,c,d,e,f,g=7
42、b1011011;4d6:a,b,c,d,e,f,g=7b1011111;4d7:a,b,c,d,e,f,g=7b1110000;4d8:a,b,c,d,e,f,g=7b1111111;4d9:a,b,c,d,e,f,g=7b1111011;/*4hA:a,b,c,d,e,f,g=7b1110111;4hB:a,b,c,d,e,f,g=7b0011111;4hC:a,b,c,d,e,f,g=7b1001110;4hD:a,b,c,d,e,f,g=7b0111101;4hE:a,b,c,d,e,f,g=7b1001111;4hF:a,b,c,d,e,f,g=7b1000111;*/default
43、:a,b,c,d,e,f,g=7bzzzzzzz;endcaseendendmodulel设计一个能进行时、分、秒计时的十二小时制或二十四小时制的数字钟，并具有定时与闹钟功能，能在设定的时间发出闹铃音，能非常方便地对小时、分钟和秒进行手动调节以校准时间，每逢整点，产生报时音报时。 l主控电路l计数器模块l扫描显示 A、B：模式选择，AB=00为模式0，计时状态； AB=01为模式1，手动校时状态； AB=10为模式2，闹钟设置状态。Turn：turn=0时，在手动校对时，选择调整分钟部分； turn=1时，在手动校对时，选择调整小时部分。Change：在手动校时或闹钟设置模式下，每按一次，计数
44、器加1。Reset：reset=0时，整个系统复位；reset=1时，系统计时或其它特殊功能操作。Reset1：reset1=0时，关闭闹铃信号； reset1=1时，可对闹铃进行设置。状态显示信号（发光管）：LD_alert：指示是否设置了闹铃功能；LD_h：指示当前调整的是小时信号；LD_m：指示当前调整的是分钟信号。l设计一个能进行拔河游戏的电路。l电路使用15个(或9个)发光二极管表示拔河的“电子绳”，开机后只有中间一个发亮，此即拔河的中心点。l游戏双方各持一个按钮，迅速地、不断地按动，产生脉冲，谁按得快，亮点就向谁的方向移动，每按一次，亮点移动一次。l亮点移到任一方终端二极管时，这一
45、方就获胜，此时双方按钮均无作用，输出保持，只有复位后才使亮点恢复到中心。l由裁判下达比赛开始命令后，甲乙双方才能输入信号，否则，输入信号无效。l用数码管显示获胜者的盘数，每次比赛结束自动给获胜方加分。 l加/减计数器l译码器l得分计数显示电路设计一个可容纳四组参賽的数字式抢答器，每组设一个按钮供抢答使用。抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮不起作用；设置一个主持人“复位”按钮，主持人复位后，开始抢答，第一信号鉴别锁存电路得到信号后，用指示灯显示抢答组别，扬声器发出秒的音响。*设置犯规电路，对提前抢答和超时答题（例如3分钟）的组别鸣笛示警，并由组别显示电路显示出犯规组别。 设
46、置一个计分电路，每组开始预置分，由主持人记分，答对一次加分，答错一次减分。l鉴别锁存模块l答题计时模块l计分电路模块l扫描显示模块l1此模块的关键是准确判断出第一抢答者并将其锁存，实现的方法可使用触发器或锁存器，在得到第一信号后将输入封锁，使其它组的抢答信号无效。l2形成第一抢答信号后，用编码、译码及数码显示电路显示第一抢答者的组别，控制扬声器发出音响，并启动答题计时电路。鉴别锁存模块l设计一个洗衣机洗涤程序控制器，控制洗衣机的电机作如下规律运转： l用两位数码管预置洗涤时间（分钟数），洗涤过程在送入预置时间后开始运转，洗涤中按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，用LED表示电机的正、反转，如果定
47、时时间到，则停机并发出音响信号。 l洗涤预置时间编码模块l减法计数显示l时序电路l译码驱动模块 l1设计一个能测量方波信号频率的频率计，测量结果用十进制数显示。l2.测量的频率范围是110KHz，分成两个频段，即1999Hz，1KHz10KHz，用三位数码管显示测量频率，用LED显示表示单位，如亮绿灯表示Hz，亮红灯表示KHz。3.具有自动校验和测量两种功能，即能用标准时钟校验测量精度。4.具有超量程报警功能，在超出目前量程档的测量范围时，发出灯光和音响信号。l脉冲信号的频率就是在单位时间内所产生的脉冲个数，其表达式为f=N/T，f为被测信号的频率，N为计数器所累计的脉冲个数，T为产生N个脉冲
48、所需的时间。所以，在1秒时间内计数器所记录的结果，就是被测信号的频率。l测量/校验选择模块*l计数器模块l送存选择报警模块l锁存模块l扫描显示模块 测量/校验选择模块*输入信号：选择信号selet 被测信号meas 测试信号test输出信号:CP1当selet=0时，为测量状态，CP1=meas；当selet=1时，为校验状态，CP1=test。校验与测量共用一个电路，只是被测信号CP1不同而已。l设置1秒定时信号（周期为2秒），在1秒定时时间内的所有被测信号送计数器输入端。l计数器对CP1信号进行计数，在1秒定时结束后，将计数器结果送锁存器锁存，同时将计数器清零，为下一次采样测量做好准备。l
49、设置量程档控制开关K，单位显示信号Y，当K=0时，为1999Hz量程档，数码管显示的数值为被测信号频率值，Y显示绿色，即单位为Hz；当K=1时，为1KHz10KHz量程档，被测信号频率值为数码管显示的数值乘1000，Y显示红色，即单位为KHz。l设置超出量程档测量范围示警信号alert。计数器由四级十进制计数构成（带进位C）。若被测信号频率小于1KHz（K=0），则计数器只进行三级十进制计数，最大显示值为999.Hz，如果被测信号频率超过此范围，示警信号驱动灯光、扬声器报警；若被测信号为1KHz10KHz（K=1），计数器进行四位十进制计数，取高三位显示，最大显示值为9.99KHz，如果被测信
50、号频率超过此范围，报警。左第一位左第一位l设计一个电子密码锁，在锁开的状态下输入密码，密码共4位，用数据开关K1K10分别代表数字1、2、9、0，输入的密码用数码管显示，最后输入的密码显示在最右边的数码管上，即每输入一位数，密码在数码管上的显示左移一位。可删除输入的数字，删除的是最后输入的数字，每删除一位，密码在数码管的显示右移一位，并在左边空出的位上补充“0”。用一位输出电平的状态代表锁的开闭状态。为保证密码锁主人能打开密码锁，设置一个万能密码，在主人忘记密码时使用。l密码输入删除控制模块l寄存模块l比较模块l扫描显示 模块设计一个具有7位显示的电话按键显示器，显示器应能正确反映按键数字，显
51、示器显示从低位向高位前移，逐位显示按键数字，最低位为当前显示位，七位数字输入完毕后，电话接通，扬声器发出“嘟嘟”接通声响，直到有接听信号输入，若一直没有接听，10秒钟后，自动挂断，显示器清除显示，扬声器停止，直到有新号码输入。 l号码输入显示控制模块l主控制模块l扫描显示模块 l设计一个由甲、乙双方参赛，有裁判的3人乒乓球游戏机。l用8个(或更多个)LED排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一只点亮的LED指示球的当前位置，点亮的LED依此从左到右，或从右到左，其移动的速度应能调节。l当“球”(点亮的那只LED)运动到某方的最后一位时，参赛者应能果断地按下位于自己一方的按钮
52、开关，即表示启动球拍击球。若击中，则球向相反方向移动；若未击中，则对方得1分。l一方得分时，电路自动响铃3秒，这期间发球无效，等铃声停止后方能继续比赛。l设置自动记分电路，甲、乙双方各用2位数码管进行记分显示，每计满21分为1局。l甲、乙双方各设一个发光二极管，表示拥有发球权，每隔5次自动交换发球权，拥有发球权的一方发球才有效。l用双向移位寄存器的输出端控制LED显示来模拟乒乓球运动的轨迹，先点亮位于某一方的第1个LED，由击球者通过按钮输入开关信号，实现移位方向的控制。l也可用计数译码方式实现乒乓球运动轨迹的模拟，如利用加/减计数器的2个时钟信号实现甲、乙双方的击球，由表示球拍的按钮产生计数
53、时钟，计数器的输出状态经译码驱动LED发亮。l任何时刻都保持一个LED发亮，若发亮的LED运动到对方的终点，但对方未能及时输入信号使其向相反方向移动，即失去1分。l控制电路决定整个系统的协调动作，必须严格掌握各信号之间的关系。l设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。l用红、绿、黄发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号。l主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。
54、l主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路。l在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。l主、支干道用传感器检测车辆到来情况，实验电路用逻辑开关代替。l45秒、25秒、5秒定时信号可用顺计时，也可用倒计时，计时起始信号由主控电路给出，定时结束信号也输入到主控电路，由主控电路启、闭三色信号灯或启动另一计时电路。l主控电路是核心，这是一个时序电路，其输入信号为：l(1) 车辆检测信号（A，B）；l(2) 45秒、25秒、5秒定时信号（C，D，E）。l其
55、状态表为：l状态 主干道 支干道 时间l0 绿灯亮，允许通行 红灯亮，禁止通行 45秒l1 黄灯亮，停车 红灯亮，禁止通行 5秒l2 红灯亮，禁止通行 绿灯亮，允许通行 25秒l3 红灯亮，禁止通行 黄灯亮，停车 5秒l时钟产生电路产生1HZ系统时钟。l主控电路由两个JK触发器和逻辑门构成，其输出经译码后，控制主干道三色灯R、G、Y和支干道三色灯r、g、y。l三个定时器分别产生45秒、25秒、5秒定时信号，电路都是计数器，并受主控电路和来自主、支干道车辆信号控制，每当计满所需时间，即向主控电路输出“时间到”信号，并使计数器清零。设：A：主干道车辆情况，有车为“1”，无车为“0”B：支干道车辆情
56、况，有车为“1”，无车为“0”C：45秒定时信号，45秒定时已到为“1”，45秒定时未到为“0”D：25秒定时信号，25秒定时已到为“1”，25秒定时未到为“0”E：5秒定时信号，5秒定时已到为“1”，5秒定时未到为“0” S0S1S2S3BAC=0BAC=1E=0E=1BAD=1BAD=0E=0E=1状态编码： S0=00 S1=01 S2=11 S3=10若选JK触发器，其输出为Q2 Q1则状态表为： A B C D E Q2n Q1n Q2n+1 Q1n+1 x 0 x x x 0 0 0 0 1 1 0 x x 0 0 0 0 0 1 x x x 0 0 0 1 1 1 1 x x 0
57、 0 0 1 x x x x 0 0 1 0 1 x x x x 1 0 1 1 1 1 1 x 0 x 1 1 1 1 0 1 x x x 1 1 1 1 x 0 x x x 1 1 1 0 x x x x 0 1 0 1 0 x x x x x 1 0 0 0维持S0 45秒定时由S0S1维持S1由S1S2维持S2 由S2S3 维持S3 由S3S05秒定时25秒定时5秒定时从状态表得状态方程得触发器驱动方程：nnnnnQEQEQQQ211212)()()(212111DABQQCABQQQnnnnn)(21CABQJn)(21DABQKnnEQJ12EQKn12脉冲CPEQQBAQQCP)
58、(121245脉冲CPEQQBQQCP121225脉冲CPQQCP215l设计一个具有四种信号灯的交通灯控制器。设计要求是：由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄、左拐允许四盏信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外，左拐灯亮允许车辆向左拐弯。信号灯变换次序为：主支干道交替允许通行，主干道每次放行40S，亮5S红灯让行驶中的车辆有时间停到禁行线外，左拐放行15秒，亮5S红灯；支干道放行30S，亮5S黄灯，左拐放行15秒，亮5S红灯。各计时电路为倒计时显示。l设计一个彩灯控制器，使彩灯（LED管）能连续发出四种以上不同的显示形式
59、；l随着彩灯显示图案的变化，发出不同的音响声。l彩灯显示的不同形式可由不同进制计数器驱动LED显示完成；l音响由不同频率CP脉冲驱动扬声器形成。l设计一个简易电子琴；l利用实验箱的脉冲源产生1，2，3，。共7个或14个音阶信号；l用指示灯显示节拍；l*能产生颤音效果；l设计一个出租车自动计费器，具有行车里程计费、等候时间计费、及起价三部分，用四位数码管显示总金额，最大值为99。99元；l行车里程单价1元/公里，等候时间单价0。5元/10分钟，起价3元（3公里起价）均能通过人工输入。l行车里程的计费电路将汽车行驶的里程数转换成与之成正比的脉冲数，然后由计数译码电路转换成收费金额，实验中以一个脉冲
60、模拟汽车前进十米，则每100个脉冲表示1公里，然后用BCD码比例乘法器将里程脉冲乘以每公里单价的比例系数，比例系数可由开关预置。例如单价是1。0元/公里，则脉冲当量为0。01元/脉冲。l用LED显示行驶公里数，两个数码管显示收费金额。l等候时间计费需将等候时间转换成脉冲个数，用每个脉冲表示的金额与脉冲数相乘即得计费数，例如100个脉冲表示10分钟，而10分钟收费0。5元，则脉冲当量为0。05元/脉冲，如果将脉冲当量设置成与行车里程计费相同（0。01元/脉冲），则10分钟内的脉冲数应为500个。l用LED显示等候时间，两个数码管表示等候时间收费金额。l用加法器将几项收费相加，P=P1+P2+P3，lP1为起价，P2为行车里程计费，P3为等候时间计费，用两个数码管表示结果。
