综合计时系统的设计与分析课件.ppt

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1、第7章综合计时系统的设计与分析7.1系统设计要求7.2系统设计方案7.3主要VHDL源程序7.4系统仿真/硬件验证7.5设计技巧分析7.6系统扩展思路7.1系统设计要求设计一个综合性的计时系统，要求能实现年、月、日、时、分、秒及星期的计数等综合计时功能，同时将计时结果通过15个七段数码管显示，并且可通过两个设置键，对计时系统的有关参数进行调整。具体系统功能面板如图7.1所示。图7.1系统功能面板7.2系统设计方案7.2.1综合计时电路的设计根据系统的设计要求，综合计时电路可分为计秒电路、计分电路、计时电路、计星期电路、计日电路、计月

2、电路、计年电路等7个子模块，这7个子模块必须都具有预置、计数和进位功能，设计思想如下：(1)计秒电路：以直接输入或由分频器产生的秒脉冲作为计秒电路的计数时钟信号，待计数至60瞬间，进位，计分电路加1，而计秒电路则清零并重新计秒。(2)计分电路、计时电路：其设计思想与计秒电路类似。(3)计星期电路：将计时电路产生的进位脉冲信号作为计星期电路的计数时钟信号，待计数至7瞬间，计星期电路返回1重新开始计数。(4)计日电路：将计时电路产生的进位脉冲信号作为计日电路的计数时钟信号，通过系统辨认，确定本月总天数X(包括28、29、30、31四种情

3、况)，待计数至X＋1瞬间，进位，计月电路加1，而计日电路返回1重新开始计数。(5)计月电路：将计日电路产生的进位脉冲信号作为计月电路的计数时钟信号，待计数至12瞬间，进位，计年电路加1，而计月电路返回1重新开始计数。(6)计年电路：将计月电路产生的进位脉冲信号作为计年电路的计数时钟信号，待计数至100瞬间，计年电路返回0重新开始计数。CNT60计数模块是一个多用计时模块，它既可作为计秒电路调用，又可作为计分电路、计时电路调用。图7.2是其输入、输出端口图。其中，输入信号LD为置数控制信号，低电平有效；输入信号CLK为计数时钟信号；输

4、入信号DATA为待预置数；输出信号NUM为计数结果；输出信号CO为计数溢出信号。图7.2CNT60计数模块输入、输出端口图CNT60的主要VHDL程序段如下：IF(LD='0')THENNUM<=DATA;ELSIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFNUM="111011"THEN--59NUM<="000000";CO<='1';ELSENUM<=NUM+1;CO<='0';ENDIF;ENDIF;CNT30的主要VHDL程序段如下：IF(LD='0')THENNUM<=DATA;ELSIFCLK'EVENTAND

5、CLK='1'THENMAX_DAYS<=TOTAL_DAYS;IFNUM=TOTAL_DAYSTHEN--99NUM<="00001";CO<='1';ELSENUM<=NUM+1;CO<='0';ENDIF;ENDIF;图7.3CNT30计数模块输入、输出端口图7.2.2显示控制电路的设计本设计显示需要使用的是15个七段显示数码管。在计时结果显示电路中，七段数码管显示部分是一个不容忽视的环节，如若处理不得当，可能引起系统功率过大，产生散热问题，严重时甚至会导致系统的烧毁。为了解决好以上问题，下面就对七段数码管显示电路做简要的分析

6、和介绍。通常点亮一个LED所需的电流是5～50mA，通电的电流愈大，LED的亮度愈高，相对的也会使其寿命缩短。一般以10mA的导通电流来估算它所必须串联的阻值，其计算方式参考图7.4所示。七段显示器可分为共阳极、共阴极型两种，它们都可以等效成8个LED的连接电路，其中图7.5就是共阴极型七段显示器的等效电路和每节LED的定义位置图。图7.4单个LED的串接电阻计算方式图7.5共阴极型七段显示器的LED位置定义和等效电路根据以上设计思想，本系统的数据显示电路可分为两个子模块：(1)显示控制电路XSKZQ：负责完成数据选择扫描及数码管位

7、选择信号的产生，数据扫描选择输出，对于选择的数据进行BCD码转换等功能；(2)显示译码电路：将用于显示的BCD码数据进行译码。XSKZQ的输入、输出端口如图7.6所示。其中，输入信号CLK_SCAN为用于产生数据选择扫描等控制信号的时钟信号；输入信号SEC、MIN、HOUR、DAY、MON、YEAR、WEEK分别来自计秒电路、计分电路、计时电路、计日电路、计月电路、计年电路、计星期电路等计时电路的计时结果输出端；输出信号BCD为被选择进行显示的计秒/计分/计时/计日/计月/计年/计星期电路等计时电路的计时结果的8位BCD码，输出端S

8、ELOUT经外部的3-8译码电路译码后用于选择对应计时结果显示数码管的公共端COM。图7.7为15个共阴极型七段数码管驱动接线图。图7.6XSKZQ的输入、输出端口图图7.715个共阴极型七段数码管驱动接线图7.2.3调整控制电路TZ