【導(dǎo)讀】LPLD語言、實施原理。、數(shù)碼顯示電路。.CPLD數(shù)字電路設(shè)計.清華大學(xué)出版社，2021年10月..CPLD原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社,2021年1月.4．電路設(shè)計方面的資料。，增強實際動手能力。計中需進(jìn)行計時和統(tǒng)計。這種計時器查看的時間只能為計時結(jié)束時刻。間，即中途計時，如記錄長跑運動員跑每圈所用時間，以便了解其各階段的情況。整個系統(tǒng)的設(shè)計借助于VHDL和數(shù)字邏輯電路，在。EDA設(shè)計工具M(jìn)axplusII下進(jìn)行仿真，得到了良好的結(jié)果。可擴(kuò)充性強，具有再次開發(fā)的潛力。由于計時器系統(tǒng)使用的時鐘信號clk1和時鐘信號clk0的有效脈沖寬度均為1ms，本系統(tǒng)將4分頻產(chǎn)生的信號clk1_tmp與10分。on/off0有效時enable才變成無效。reset0、使能信號enable和時鐘信號clk0的控制。進(jìn)制、十進(jìn)制和六進(jìn)制計數(shù)器實現(xiàn)時、分、秒的計時，最長可記錄24小時。應(yīng)位上顯示的數(shù)據(jù)和段。

　　

【正文】 4096Hz 8Hz經(jīng)分頻得到： 4Hz， 2Hz， 1Hz 4096Hz經(jīng)分頻得到音頻與數(shù)碼管的掃描脈沖： 1024Hz， 512Hz 4096Hz經(jīng) 41分頻得到： 100Hz（誤差小于 %） 參考二：輸入一路時鐘源，由 4096Hz分頻得到全部所需時鐘。 2． 5． 2 關(guān)于星期 星期的設(shè)定可以有自動和手動兩種方案，自動是指根據(jù)當(dāng)前年、月、日自動確定星期幾；手動方案是需要自己設(shè)定好星期，然后星期與日歷同步走。手動設(shè)計相對簡單一些，自動則需要利用 Altera 芯片提供的 EAB 來實現(xiàn) ROM 型的查找表。做查找表時要考慮 EAB 的資源有限， EPF10K10 共 3 個 EAB，每個 2048 字節(jié)。 問題：一個 EAB能放下幾年的星期查找表？如果用一個表查找 20212021年的星期，需要多大的查找表？太大怎么辦？ 提示：可以試試用兩個表分步查找。 28 2． 5． 3 關(guān)于 24/12小時制 設(shè)計中時間與鬧鐘定時都 需要小時在兩鐘模式下顯示，設(shè)計不好就會增加很多資源的開銷。有三種設(shè)計方案： 1)兩套計數(shù)器分別計 24/12小時制的時間。 2)只計數(shù) 24制小時，用組合邏輯來轉(zhuǎn)換 2412 3)用查找表來轉(zhuǎn)換。注意的是兩個地方都要轉(zhuǎn)換，如何同享同一個查找表？ 24/12小時對照表 24: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 13 17 18 19 20 21 22 23 12: 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 AM PM 2． 5． 4 關(guān)于跑表的狀態(tài)機設(shè)計 問題：這是個什么類型的狀態(tài)機？如何設(shè)計？ 提示：所需輸出的變量 Runing， Holding與狀態(tài)有關(guān)，與輸入無關(guān)，但需要控制的清 0、刷新保持顯示的值不僅與狀態(tài)有關(guān)，與輸入也有關(guān)。但是可以設(shè)計三個狀態(tài)下狀態(tài)變量 S的值分別為： 00/01/11（格雷碼），則 Runing對應(yīng) S的低位，Holding對應(yīng) S的高位，這樣需要改變的只有清 0與刷新保持值的信號，可以當(dāng)作Merly狀態(tài)機來設(shè)計。 2． 5． 5 關(guān)于按鍵除抖動及固定寬度脈沖輸出 按鍵除抖動的原理是：當(dāng)檢測到一個 高電平時，延時一段時間（如 10ms）再檢測，如果仍是高電平就表明按鍵確實按下了。釋放按鍵也是同樣的檢測方法。 固定寬度脈沖生成的原理是：在去除抖動的基礎(chǔ)上，判斷兩個經(jīng)過不同延時的按鍵信號，如果前一時鐘檢測到的是低電平，這一時鐘檢測到高電平，說明按鍵按下，輸出一個時鐘周期寬度的高電平。 2． 5． 6 關(guān)于試驗板的資源與仿真模式 本實驗中需要利用到的有時鐘源、按鍵、數(shù)碼管、 LED 和蜂鳴器。實驗板上可以選擇不同的模式來選擇不同的輸入輸出方式，按使用說明書，本實驗可選擇模式三、七、八。后兩種控制顯示效果的能力強一 些，做起來也相對復(fù)雜。 先介紹一下幾種模式下的引腳定義，比較優(yōu)缺點，并給出相關(guān)設(shè)計提示。 三種模式下時鐘源、 LED、蜂命器的定義完全相同： 資源名稱 引腳名稱 引腳號 功能 時鐘 CLK0 3 1/4/16/64/1024/4096/16384/65536/12M/24M/48M CLK1 5 1/2/8 CLK2 6 1024/4096/32768 CLK3 7 12M/24M/48M LED D8/D7/D6/D5 81/80/79/78 紅 /黃 /綠 /綠 D4/D3/D2/D1 73/72/71/70 綠 /綠 /黃 /紅 蜂鳴器 SPK 83 按鍵輸入在三種模式下管腳號相同，但輸入的電平模式不同 資源名稱 引腳名稱 引腳號 模式三 模式七 模式八 按鍵 K8/K7/K6/K5 19/18/17/16 琴鍵電平 乒乓電平 乒乓電平 29 K4/K3/K2/K1 11/10/9/8 琴鍵電平 乒乓電平 2ms脈沖 琴鍵電平是指按下時輸出高電平，釋放恢復(fù)低電平 乒乓電平是指按一次變成高電平，再按一次變成低電平，如此反復(fù) 數(shù)碼管的輸出在三鐘模式下完全不同： 在模式三，每個數(shù)碼管有 4個引腳 作為 8421碼輸入，經(jīng)內(nèi)部譯碼，顯示 0F十六進(jìn)制數(shù)； 模式七： 8個數(shù)碼管并聯(lián)成動態(tài)掃描顯示器，共 12個引腳，其中 4個作為公用的顯示數(shù)值輸入端， 8個為輸出的選擇端。也就是說，每一時刻 8個選擇端只有一個高電平，其余為低電平，輸入的數(shù)值顯示在高電平對應(yīng)的數(shù)碼管上。 模式八：也是動態(tài)掃描顯示，不同的有 16個引腳，除 8個為輸出的選擇端外，另八個對應(yīng)七段碼的每一段及小數(shù)點。 幾種模式相比較，模式三輸出最簡單，但不能控制數(shù)碼管的亮與滅。模式七的顯示比較實用一些，可以控制亮與滅，但不能點亮數(shù)碼管的點號，缺少各時間部分的分 隔號。模式八功能最強，除了可以點亮點號作為分隔符外，還可以顯示非標(biāo)準(zhǔn)的字符，比如可以顯示 P來指示下午。 雖然模式七、八能控制數(shù)碼管的亮與滅，但不足之處是按鍵都沒有符合需要的琴鍵電平，使用起來不太方便。只能選擇乒乓電平，每次需要按兩次來完成實際需要的一次按鍵。 各人可以選做其中一種模式，建議使用模式七。各種模式參考設(shè)計如下： 模式三：如果想控制某個數(shù)碼管滅或閃爍，輸出 F與正常顯示的數(shù)字相區(qū)別。(輸出 Z是無效的，默認(rèn)輸出是 0) 模式七 /八：需要三組 8位的狀態(tài)碼來控制分別控制掃描輸出、亮與滅、閃爍。 掃描碼： ScanCode，由 8位循環(huán)移位計數(shù)器還控制，掃描時鐘頻率 200Hz。 使能位 ： LEDEnable，為 1的位對應(yīng)用數(shù)碼管才亮。 閃爍位： Blink，為 0的位閃動 三組狀態(tài)碼與閃爍用的 2Hz脈沖組合起來控制相應(yīng)數(shù)碼管的顯示。 三種模式下的數(shù)碼管管腳定義： 模式三： 數(shù)碼管號 位 管腳號 數(shù)碼管 8 B3/B2/B1/B0 69/67/66/65 數(shù)碼管 7 B3/B2/B1/B0 64/62/61/60 數(shù)碼管 6 B3/B2/B1/B0 59/58/54/53 數(shù)碼管 5 B3/B2/B1/B0 52/51/50/49 數(shù)碼管 4 B3/B2/B1/B0 48/47/39/38 數(shù)碼管 3 B3/B2/B1/B0 37/36/35/30 數(shù)碼管 2 B3/B2/B1/B0 29/28/27/25 數(shù)碼管 1 B3/B2/B1/B0 24/23/22/21 模式七 /八 管腳名稱 管腳號 動態(tài)數(shù)碼選擇 8/7/6/5/4/3/2/1 59/58/54/53/52/51/50/49 模式七 /八 顯示數(shù)據(jù) B3/B2/B1/B0 64/62/61/60 模式七 30 a/b/c/d/e/f/g/p 60/61/62/64/65/66/67/69 模式八 （注：以上各表的排列順序與實驗板上從左至右的循序一致） 結(jié)束語 作為本次畢業(yè)設(shè)計的研究重點和操作平臺 —— 在這幾個月里雖不能全部了解到其全部的功能，不過卻早已讓我收益菲淺，通過它使我明白此次設(shè)計對以后的工作有著多么遠(yuǎn)大的意義。在我進(jìn)行初步了解數(shù)字秒表設(shè)計的時候，由于知識的缺乏，少不了會走彎路，在設(shè)計當(dāng)中遇到的的各種困難，都是樂老師以及一直在我身邊的同學(xué)們陪我一起走過，最絡(luò)讓我在老師和同學(xué)們的幫助下找到了正確的方向，這篇論文記錄下了這段時間我所學(xué)到的知識， 也記錄了當(dāng)中失敗的經(jīng)驗，我用這些文字記錄的同時，我想還是應(yīng)該去花更多的時間來實踐它，所在此次設(shè)計完成并不意味著結(jié)束，而是一個開始，一個向往更高更遠(yuǎn)的開始。 31 致 謝 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué) 們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師樂雄軍 老師。 樂 老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從外出實習(xí)到 查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。 在 我 每次出錯的時候，樂 老師 總是細(xì)心地 幫助我 糾正 當(dāng)中的錯誤。除了敬佩樂 老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次要感謝和我一起作畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)，他們在本次設(shè)計中勤奮工作，克服了許多困難來完成此次畢業(yè)設(shè)計。如果沒有他們的努力工作，此次設(shè)計的完成將變得非常困難。然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下電子專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你 們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 最后感謝電子與計算機系和我的母校 華中科技大學(xué)武昌分校四年來對我的大力栽培。感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意 ！ 32 參考文獻(xiàn) [1] 《大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷捌鋺?yīng)用 /EDA 技術(shù)叢書》作者： 徐志軍主編 出版社： 電子科技大學(xué)出 版社 出版時間： 2021 年 11月 [2] 《 VHDL 實用教程》【作者】 潘 松 王國棟 【出版社】 電子科技大學(xué)出版社 出版日期： 2021 年 3月 [3] 單片機原理與應(yīng)用 /HOLTEK 單片機叢書 作者：應(yīng)明仁，王化成 主編 出版社：華南理工大學(xué)出版社 出版日期： 202141 [4]