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1、.数字逻辑设计及应用课程设计报告姓 名: 学 号： 选课号： 79 设计题号： 23 一设计题目篮球比赛数字计分牌二设计要求1分别记录两队得分情况；2进球得分加2分，罚球进球得分加1分；3纠正错判得分减2分或1分；4分别用三个数码管显示器记录两队的得分情况。三设计过程(一) 设计方案 1.模块设计题目中要用三个数码管来记录两队的得分情况,本文采用输出为8421bcd码，外接译码器和数码管的方式来实现。先设计一个带有进位（co）和借位（ci）输出的模块pad，输出端（num）输出4位8421bcd码外接译码器和数码管，pad模块还带有加一输入端（a1），加二输入端（a2），减一输入端（d1），减
2、二输入端（d2）。输入端与开关相接，操作者按下开关即给该端口一个脉冲信号，各输入端口由上升沿触发。如果操作者同时按下多个端口，输出端口将保持原来的信号不变。pad模块功能图见图1-1。 图 1-1 pad模块输入输出端口及功能然后将三个相同的pad模块进行级联，构造为新的模块numberpad，从而得到带有三个数码管的篮球记分牌。甲乙两队都将分别使用这个记分牌。级联图见图1-2。 图 1-2 pad模块级联图2.模块部的算法流程 每个模块有四个输入端口a1,a2,d1,d2来进行触发，触发事件太多，因此构造rem=a1|a2|d1|d2作为新的触发信号。因此，只要a1,a2,d1,d2中任意一
3、个按键被按下，将会发出一个脉冲，rem也就会产生一个脉冲。但是可能出现多个按键同时按下的情况，这样会产生冲突。所以在always语句块中，进行判断，看是否a1,a2,d1,d2中只有一个处于高电平，若同时处于高电平，则输出维持原来的值不变。判断完端口a1,a2,d1,d2中哪一个输入了以后，就要进行加1，加2，减1，减2的操作。加1分为以下情况：（1）若num已经计数到9即1001，再加1则num应变为0000，进位端co输出1；（2）若num不为9，则直接加1，co输出0。加2分为以下情况：（1）若num已经计数到8即1000，再加2则num应变为0000，进位端co输出1；（2）num已经
4、计数到9即1001。再加2则num应变为0001，进位端co输出1；（3）若num不为8或9，则直接加2，co输出0/。减1分为以下情况：（1）若num此时为0，再减1则num应变为9即1001，借位端ci输出1；（2）若num不为0，则直接减1，ci输出0。减2分为以下情况：（1）若num此时为0，再减2则num应变为8即1000，借位端ci输出1；（2）若num此时为1，再减2则num应变为9即1001，借位端ci输出1；（3）若num不为0或1，则直接减2，ci输出0算法流程图见图1-3 图1-3 算法流程图（二）Verilog程序 （注：在quatus2中不能编写中文注释，这里的注释为
5、后期编写）/将pad级联成新的模块numberpad，其中num1,num2,num3分别输出个十百位的8421bcd码module numberpad(a1,a2,d1,d2,num1,num2,num3);output 3:0 num1,num2,num3;input a1,a2,d1,d2; /a1为加1端口，a2为加2端口，d1为减1端口，d2为减2端口wire co1,co2,co3,ci1,ci2,ci3;pad(a1,a2,d1,d2,num1,co1,ci1); /将三个pad级联pad(co1,0,ci1,0,num2,co2,ci2);pad(co2,0,ci2,0,num
6、3,co3,ci3);endmodule/pad模块，输出为4为8421bcd码，由a1,a2,d1,d2来实现加减1、2，有进位和借位端口module pad(a1,a2,d1,d2,num,co,ci);output reg 3:0 num; /输出4位8421bcd码output reg co,ci; /co 进位信号, ci is 借位信号input a1,a2,d1,d2; /a1为加1端口，a2为加2端口，d1为减1端口，d2为减2端口wire rem;initial num=4b0000;assign rem=a1|a2|d1|d2;always (posedge rem)beg
7、in if(a1&!a2&!d1&!d2) /仅a1输入脉冲时加1，必要时进位begin if(num=4b1001) begin num=4b0000; co=1b1; end else begin num=num+4b0001; co=1b0; endendelse if(a2&!a1&!d1&!d2) /仅a2输入脉冲时加2，必要时进位 begin if(num=4b1000) begin num=4b0000; co=1b1; end else if(num=4b1001) begin num=4b0001; co=1b1; end else begin num=num+4b0010;
8、 co=1b0; end end else if(d1&!a1&!a2&!d2) /仅d1输入脉冲时减1，必要时借位 begin if(num=4b0000) begin num=4b1001; ci=1b1; end else begin num=num-4b0001; ci=1b0; endendelse if(d2&!a1&!a2&!d1) /仅d2输入脉冲时减2，必要时借位begin if(num=4b0001) begin num=4b1001; ci=1b1; end else if(num=4b0000) begin num=4b1000; ci=1b1; end else be
9、gin num=num-4b0010; ci=1b0; endendelse /多个端口同时输入，输出保持原来的值begin num=num; co=1b0; ci=1b0;endend endmodule（三）仿真结果1.验证加1、加2、减1、减2端口正常，个位到十位进位正常当输入端分别输入加1、加2、减1、减2信号时，输出了相应的结果。18ns时，执行加1操作，个位num1由1001（即9）变成了0，同时向十位进位，十位num2变成了0001。31ns时又有一进位，十位num2变成了0010（即2）。（见图3-1） 图3-1 仿真图像一2.验证十位向百位进位正常由图3-2可得，213ns时
10、已计数到199，即个位num1为1001，十位num2为1001，百位num3为0001。此时输入了加2的信号，输出变成了201，即个位num1变为0001，十位num2变为0000，百位num3变为0010。由此验证了十位向百位进位正常。 图3-2 仿真图像二3验证多个端口同时输入时，保持原值不变从219ns开始到230秒都有多个端口同时输入，由图3-3可以观察到，输出端口的值并未发生改变。 图3-3 仿真图像三四、设计结论 （一）设计结果分析 由以上的仿真图像可知，各端口工作正常，通过给a1、a2、d1、d2端口输入脉冲，可以使输出分别进行加1、加2、减1、减2的操作，且个位到十位、十位到
11、百位进位正常，输出为8421bcd码。当多个端口同时输入时，输出将保持原值，避免了冲突。 （二）设计中遇到的问题 由于a1、a2、d1、d2端口相互独立，刚开始设计时将它们都作为触发端口放在always后面，发现调试总是有冲突。后来引入了一个wire型变量rem，将其值赋为a1|a2|d1|d2，从而仅将rem作为触发的事件，然后通过if语句解决了冲突。 （三）设计心得和体会 1.设计程序时首先应该画出流程图，理清逻辑关系，做到条理清晰。2.当程序调不出来时，不要烦躁和懊恼，更不能放弃，应该仔细阅读程序，一步一步分析、理解，看看哪里出了问题，并寻找解决的办法。 2010年6月20日 . . .
