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1、- 1 -目录第一章 技术指标1.1 整体功能描述1.2 系统结构要求1.3 电气指标1.4 扩展指标1.5 设计条件第二章 整体电路设计2.1 设计原理2.1.1 数据处理器的功能2.1.2 控制器的功能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2.5 定时器2.6 秒信号产生电路第三章 测试与调试3.1 处理器3.2 控制器3.3 总图3.4 实物图第四章 试验小结和心得体会- 2 -第一章
2、技术指标1.1 整体功能描述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 系统结构要求:时序比较器的总体结构框图如下图：RESET：开机后按复位键，低电平有效，整个系统复位。AJ：当一组数据（X3X0）设置完毕后，按“确认”键后，输入的这组数据有效。Y1：Y1 常亮，要求输入第一组数据，若闪亮，则为第一组数据为大数。Y2：Y2 常亮，要求输入第二组数据，若闪亮，则为第二组数据为大数。D3D0：
3、较大数输出端，驱动显示十进制数。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，
4、LED1 闪亮； XaB）i=0 ;2.A3A0 接 A 寄存器的 Q3Q0 ;- 8 -3.B3B0 接 B 寄存器的 Q3Q0 ;4.输出 FAB、FAB、FA=B ；A3A0= B3B0 ，则 FA=B =1， FAB=FAB=0A3A0 B3B0 ，则 FAB =1，FA=B =FAB=0A3A0 B3B0 ，则 FAB =1，FA=B =FAB=0c.电路图：d.仿真：- 9 -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
5、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
6、=1，Y=0 时，数据选择器不工作；- 10 -当 T3=1 时，E=0，数据选择器工作。(3)电路图：- 11 -(4)仿真：(5)结论：电路仿真结果完全符合设计要求。- 12 -2.3.4 译码显示电路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：- 13 -4 仿真4.结论：电路仿真结果完全符合设计要求。- 14 -2.3.5 分频器1.利用 555 产生 100Hz 时钟信号，通过 74160 分频可获的 1Hz 时钟信号。2.电路图：3.仿真：- 15 -4.结论：电路仿真结果完全符合设计要求。2.4 控制
7、器设计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 触发实验中使用 GAL16V8，所以以上内容可以通过编程烧到 GAL16V8 中，有利于电路的集成。代码如下： PIN 1,2,3,4=CP,RESET,AJ,8S; PIN 19,18,17,16,13,12 =T0,T1,T2,T3,L1,L2; T0.D=T3 T1.D=(T0#T1 T2.D=(T1 T3.D=(T2 L1=T3 L2=T32.5 定时器(74161 一片)电路图：2.6 秒信号产生电路- 16 -第三章 测试与调试3.1 处理器3.1.1 处理器=A 寄存器+B 寄存器+CNT
8、 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- 17 -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,T3=1,T1=T2=0,置数器比较，A-G 输出大数（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.A
9、J=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 1- 18 -1.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,LED1 交替闪烁,比较结果：AB5.CNT8=1,回到状态 1- 19 -1.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.
10、AJ=1,T3=1,T2=T3=0,LED2 交替闪烁,比较结果：AB5.CNT8=1,回到状态 13.2.3 总结：以上电路仿真结果完全符合设计要求。3.3 总图3.3.1总图=处理器+控制器+分频器.3.4 实物图- 20 - 21 -第四章 试验小结和心得体会为期两周的课程设计实验终于即将结束，我们本次实验的题目是时序比较器，应该说在我们日常生活的方方面面都离不开其应用。作为一名微电子专业的学生，电子电路设计是我们的必修课。通过这两周的课程设计，培养了我们最基本的实验和设计素养。试验中还运用到了很多我们以前所学的数字电路的知识，可以说是数字电路课程的一次扩展应用。在老师一步步地耐心讲解下
11、，我们从简单到复杂，从局部到整体，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，最终完成设计要求。实验的各部分都是环环相扣，紧密相连的，任何一个部分做的不到位都会影响到以后的设计。在试验中，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，这才是这门课程的目的所在。我觉得每年的课程设计都给我们提供了实践的机会，尤其是今年，这些东西都是课本上没有的，也是我们今天生活中很可能要运用到的。最后，我必须说的是，虽然我完成了本次课程设计，但是这和老师的帮助，同学的帮助时离不开的，感谢老师和那些相互帮助过的同学。期待下一次这样的学习提高的机会！
