【文章內(nèi)容簡介】 SSTART的脈沖寬度要大于模塊中所有時鐘 (經(jīng)分頻電路分頻后得到 )的一個周期。 FLAG:為存儲模塊反饋回來的標(biāo)志信號。它標(biāo)志著存儲模塊已經(jīng)從計數(shù)模塊取得此次測量的結(jié)果?？刂颇K接受 到此脈沖信號后，就發(fā)出 STARTCUNCHU脈沖信號，使系統(tǒng)進(jìn)行下一次測量，而不再需要SYSSTART信號，從而實現(xiàn)了連續(xù)不間斷測量。 BASECLK:為基準(zhǔn)時鐘，它由外加的晶振所提供。 輸出信號有 : RESETOUT:為輸出復(fù)位脈沖信號。它由系統(tǒng)復(fù)位信號 RESET產(chǎn)生，主要為計數(shù) 模塊、顯示模塊的復(fù)位。 STARTCUNCHU:為存儲開始脈沖信號。 STOP:為存儲停止信號，它由反饋信號 FLAG產(chǎn)生。 模塊流程 控制模塊的流程如圖 3一 2所示 : RESET RESETOUT SYSSTART STOP FLAG STARTCUNCHU BASECLK 11 圖 32 控制模塊流程圖 控制模塊首先檢測三個輸入信號 :系統(tǒng)復(fù)位信號 RESET、系統(tǒng)開始測量脈沖 SYSSTART和存儲模塊反饋信號 FLAG的變化。當(dāng) RESET變?yōu)楦唠娖?(RESET=‘ 1’ )時，先對控制模塊內(nèi)的變量進(jìn)行復(fù)位，然后輸出RESETOUT脈沖信號，對其它模塊進(jìn)行復(fù)位操作。當(dāng)系統(tǒng)開始測量脈沖信號 SYSSTART來臨 (SYSSTART39。EVENT ANDSYSSTART=‘ 139。)且脈沖寬度滿足條件時，控制模塊先檢查是否處于系統(tǒng)復(fù)位期間 (RESET=‘ 139。)，若不是，則輸出測量開始脈沖信號 STARTCUNCHU、當(dāng)要結(jié)束正在進(jìn)行的測量，開始另外一次新的測量時，需要給控制模塊施加系統(tǒng)復(fù)位信號，然后再施加開始測量脈沖信號 STARTCUNCHU，開始新一輪測量，同時送到存儲模塊，以使存儲模塊能夠再次輸出反饋信號 FLAG。這樣系統(tǒng)只需在開始施加一次測量開始脈沖信號 SARTCUNCHU，以后在無須施加，從而實現(xiàn)了連續(xù)不間斷的測量。 計數(shù)模塊 [7][15] 計數(shù)模塊是整個系統(tǒng)的核心模塊，測量的主要工作由它來完成，它通過計數(shù)器對被測信號基準(zhǔn)時間內(nèi)進(jìn)行計數(shù)來測量，其模塊圖如圖 33所示 : 開 始 Reset=’1’? sysstart ‘event and sysstart=’1’? Flag event And flag=‘1’? Reset= ’1’? Sysstart是否啟動？ 變 量 復(fù) 位 Resetout=’1’ 輸 出 12 COUNTER 圖 33 計數(shù)模塊的模塊圖 模塊輸入、輸出 由圖 33可知，計數(shù)模塊的輸入模塊信號有 : CHECLK:為被測的信號。其電壓幅度為 05v, CLK:為基準(zhǔn)時鐘，與前面兩個模塊一樣，有外加的晶振提供。 RESET:為計數(shù)脈沖的輸入復(fù)位信號。 RESETOUT：主要用于對計數(shù)模塊進(jìn)行復(fù)位操作，清除計數(shù)結(jié)果，保證系統(tǒng)在 連續(xù)不間斷測量的正確性。 輸出信號 : TKEEP：為計數(shù)模塊的測量結(jié)果輸出信號。它由模塊復(fù)位信號 RESET復(fù)位清零， 在送到存儲模塊后，由存儲模塊送顯示模塊顯示。 OUTEN:為計數(shù)模塊的輸出使能信號。其主要用途是通知存儲模塊可以讀取測量結(jié)果輸出信號 TKEEP上的值。只有當(dāng)測量結(jié)果輸出信號 TKEEP上的結(jié)果正確、穩(wěn)定后，計數(shù)模塊才輸出使能信號 OUTEN (OUTEN=‘ 1’ )，讓存儲模塊讀取測量結(jié)果，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_。輸出使能信號 OUTEN由每次測量前的復(fù)位信號 RESET復(fù)位清零。 模塊流程 其流程如圖 34所示 : 圖 34 計數(shù)模塊流程圖 開 始 Reset=’1’? 輸出使能信號 outen=’1’ 輸出計數(shù)結(jié)果 模 塊 復(fù) 位 RESET OUTEN CLK TKEEP1[3..0] TKEEP2[3..0] CHECLK TKEEP3[3..0] 13 存儲模塊 [7] 存儲模塊主要是對計數(shù)模塊輸出的計數(shù)結(jié)果進(jìn)行存儲，因此存儲模塊是一個必要的模塊。其模塊圖如圖 35所示 : IICCONTROL 圖 35存儲模塊的模塊圖 模塊翰入、輸出 由圖 35可知，存儲模塊的輸入信號有 : IIDATAIN:為存儲模塊 輸入的測量結(jié)果信號。 WREN:為存儲模塊寫入的使能信號。 RDEN:為存儲模塊的讀出使能信號，它來源于計數(shù)模塊輸出的輸出使能信號 OUTEN:主要用于控制模塊內(nèi)寫入的數(shù)據(jù)傳送到 IIC器件。 START:為存儲模塊輸入的系統(tǒng)開始信號，它來源于控制模塊輸出的輸出脈沖信號。 STOP:為存儲模塊輸入的系統(tǒng)停止信號，它來自于控制模塊輸出的信號 STOP。 輸出信號有 : SDA:為存儲模塊輸出的 IIC總線信號，它將被送到 EEPROM器件。 SCL:為存儲模塊輸出的 IIC總線信號，它將被送到 EEPROM器件。 FLAG:為存儲模塊輸出的標(biāo)志信號，它標(biāo)志著存儲模塊已經(jīng)存儲完畢，可以進(jìn)行下一輪的存儲。標(biāo)志信號被送到控制模塊后，將使控制模塊開始新的一輪存儲。 模塊流程 存儲模塊首先檢測模塊的系統(tǒng)開始信號 START是否為高電平，若是則檢測寫入使能信號 WREN，當(dāng)使能信號 WREN到來時，意味著模塊輸入的結(jié)果信號 IIDATAIN上的數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，模塊才開始從IIDATAIN上讀取數(shù)據(jù)，保證了測量結(jié)果讀取的準(zhǔn)確性。 數(shù)據(jù)讀取后將儲存到內(nèi)部。再檢測讀出使能信號 RDEN，當(dāng)使能信號 RDEN到來時，意味著數(shù)據(jù)將要送到 EEPROM器件，然后模擬 II總線的起始信號，開始存儲 4位數(shù)據(jù)的最高位，依次左移，直到 4位傳送完畢，然后發(fā)應(yīng)答信號，然后模擬 IIC總線的終止信號，停止一個字節(jié)的存儲，同時開始下一字節(jié)的存儲。當(dāng)STOP到來時，存儲模塊停止工作，發(fā)出反饋信號 FLAG，準(zhǔn)備下一次的存儲。 CLK START STOP FLAG WREN SDA RDEN SCL IIDATAIN1[3..0] IIDATAIN2[3..0] IIDATAIN3[3..0] 14 開 始S ta r t= ’1 ’?W r e n= ’1 ’?數(shù)據(jù)輸入R de n= ’1 ’?模擬 IIC 總線起始信號存儲一個字節(jié)的數(shù)據(jù)模擬總線終止信號停 止 存 儲發(fā)應(yīng)答信號stop = ’1 ’? 15 顯示模塊 [7] 顯示模塊主要用于測量結(jié)果的數(shù)碼管顯示。模塊從存儲模塊接受測量的結(jié)果，輸出共陰極數(shù)碼管顯示所需的控制信號。其模塊圖如圖 37所示 : DISPLAY1 圖 37 顯示模塊模塊圖 模塊輸入、輸出 由圖 37可知，顯示模塊的輸入信號有 : CLKDISP: 為顯示模塊輸入的基準(zhǔn)時鐘。與前面的模塊一樣，由外加晶振所提供。 CLKDISP：經(jīng)分頻后，生成頻率為 100K的時鐘，主要用于數(shù)碼管的循環(huán)顯示。 SYSRESET:為顯示輸入的復(fù)位信號，它來自于控制模塊輸出的復(fù)位脈沖信號 RESETOUT. DATA:為顯示模塊輸入的測量結(jié)果信號 (二進(jìn)制表示 )，它來自于計數(shù)模塊輸出的測量結(jié)果信號TKEEP。顯示模塊將對測量結(jié)果用數(shù)碼管適時顯示出來。 輸出信號有 : GATE 1GATE3:為顯示輸出的各個數(shù)碼管選通信號， GATE 1為個位數(shù)碼管的選通信號， GATE2為十位數(shù)碼管的選通信號， GATE3為百位數(shù)碼管的選通信號，也就是說最大顯示數(shù)據(jù)為 999。 DIGITOUT:為顯示模塊輸出的數(shù)據(jù)信號，它的信號寬度為 7位，分別對應(yīng)于數(shù)碼管的 7個顯示段。信號高電平表示點亮對應(yīng)的顯示段，低電平表示關(guān)閉對應(yīng)的顯示段，從而顯示正 確的測量結(jié)果。 模塊流程 顯示模塊首先從顯示模塊輸入的測量結(jié)果信號 DATAOUT上得到的用二進(jìn)制表示的測量結(jié)果轉(zhuǎn)換為用BCD碼表示，以便下一步用數(shù)碼管顯示。顯示模塊在顯示測量結(jié)果前先檢測模塊的復(fù)位信號 SYSRST是否為高電平 (SYSRST=‘ 139。)，若是，則對整個模塊進(jìn)行復(fù)位操作。否則對輸入的測量結(jié)果進(jìn)行顯示。模塊首先測量結(jié)果的個數(shù)位 (即選通位信號 GATE1=‘ 139。)。模塊在顯示測量結(jié)果的各個數(shù)字時采用的相同的方法 :即在時鐘作用下，第一次根據(jù) DIGITOUT決定是否點亮數(shù)碼管的第一個顯示段 。第二 次根據(jù)職 GITOUT是否點亮數(shù)碼管的第一第二個顯示段 。以次類推，第七次根據(jù) DIGITOUT決定是否點亮數(shù)碼管的一、二、三、四、五、六、七個顯示段。從而顯示整個數(shù)字。顯示完個數(shù)位后，模塊接著顯示十位數(shù)、百位數(shù)。模塊接著反過來顯示個數(shù)位。從而實現(xiàn)測量結(jié)果的循環(huán)顯示。 DATA1[3..0] GATE1 DATA1[3..0] GATE2 DATA1[3..0] GATE3 SYSSTART IGITOUT[6..0] CLKDISP 16 圖 38 顯示模塊流程圖 抄表器模塊構(gòu)成 將抄表器系統(tǒng)的四個模塊 :控制模塊、計數(shù)模塊、存儲模塊和顯示模塊按照其相互間的信號連接關(guān)系組 合起來就構(gòu)成了整個抄表器。 、輸出 系統(tǒng)的輸入信號有 : CLK:為系統(tǒng)輸入的基準(zhǔn)時鐘信號，它將同時作用于系統(tǒng)的四個分離模塊。 CHECLK:為系統(tǒng)輸入的被測信號，作用于計數(shù)模塊的被測時鐘信號 CHECLK。 RESET:為系統(tǒng)輸入的復(fù)位信號 (高電平有效 )，作用于控制模塊的復(fù)位信號 RESET SYSSTART:為系統(tǒng)輸入的開始測量脈沖信號，作用于控制模塊的開始測量脈沖信號 SYSSTART 輸出信號有 : GATE 1GATE3:為系統(tǒng)輸出的各個數(shù)碼管選通信號 (低電平有效 )，即顯示模塊輸出信 號，各個數(shù)碼管選通信號 GATE 1GATESDIGITOUT:為系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)信號，用于顯示。 SDA: 為系統(tǒng)輸出的 IIC總線信號，用于存儲 SCL: 為系統(tǒng)輸出的 IIC總線信號，用于存儲 抄表器系統(tǒng)說明 開 始 sysreset= ’1’? 根據(jù) digitout決定是否點亮數(shù)碼管的第一個數(shù)碼段 相同的方法現(xiàn)實十位、百位 個 位 數(shù) 顯 示 完 畢 根據(jù) digitout 決定是否點亮數(shù)碼管的第一、二個數(shù)碼段 開始顯示測量結(jié)果的個數(shù)位 gate1=’1’ 二進(jìn)制表示的結(jié)果信號binput 轉(zhuǎn)換成 BCD 碼表示 17 整個系統(tǒng)有四個輸入信號，分別為系統(tǒng)基準(zhǔn)時鐘信號 CLK、被測時鐘信號 CHECLK,系統(tǒng)復(fù)位信號 RESET和開始測量脈沖信號 SYSSTART。其中 CLK為整個系統(tǒng)的基準(zhǔn)時鐘，整個系統(tǒng)的工作都是以它為基準(zhǔn)，系統(tǒng)實現(xiàn)由外加晶振提供 :CHECLK為被測的外部信號 :RESET作為系統(tǒng)的復(fù)位信號，用于對 整個系統(tǒng)的復(fù)位工作，一般在開始一次新的測量之前，都需對系統(tǒng)進(jìn)行一次復(fù)位操作 。SYSSTART用于通知系統(tǒng)開始進(jìn)行測量，并輸出測量結(jié)果。抄表器的輸出信號 GATE1GATE3為數(shù)碼管的顯示控制信號， DIGITOUT為數(shù)碼管的顯示數(shù)據(jù)信號。系統(tǒng)在接受到開始測量脈沖信號 SYSSTART，開始測量，計數(shù)器開始計數(shù)，當(dāng)有計數(shù)到999時，計數(shù)器自動復(fù)位為 0，同時往存儲模塊輸出數(shù)據(jù)‘ 139。，顯示模塊控制信號 GATE1= ‘ 1’，顯示個數(shù)位的數(shù)碼管點亮，顯示數(shù)據(jù)‘ 1’，當(dāng)再有 1000個脈沖時，顯示‘ 239。，依次進(jìn)位，完成抄表 器的計量功能，同時實時顯示，完成抄表的功能。系統(tǒng)連續(xù)不間斷的測量，保證測量的準(zhǔn)確性。 [14] 4. 水表抄表器程序模塊的 VHDL語言設(shè)計 VHDL語言的描述方式 [1][9] VHDL語言的描述共有三種構(gòu)造體描述方式 :行為描述方式、寄存器傳輸描述方式、結(jié)構(gòu)化描述方式。 行為描述方式是對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的描述，其抽象程度比寄存器傳輸方式和結(jié)構(gòu)化描述方式的程度更高。在行為描述方式的程序大量采用算術(shù)運算、關(guān)系運算、慣性延時、傳輸延時等難以進(jìn)行邏輯綜合和不能進(jìn)行邏輯綜合的 VHDL語句。 RTL描述方式是 一種明確規(guī)定寄存器描述的方法。由于受邏輯綜合的限制，采用 RTL描述方式時