1、脉冲按键电话显示器课 程 设 计课 程 EDA技术课程设计 题 目 脉冲按键电话显示器 院 系 专业班级 学生学号 指导教师 2012年 3 月2日课程设计任务书一、总体设计思想1.基本原理EDA技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动的完成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。在本次课程设计中是用VHDL语言实现一个能准确地反映按键数字、具有8位显示的电话按键显示器。摘机时开始工作，显示器显示从低位向高位前移，逐位显示按键数字，最低位为当前输入位；设置一个“重拨”键
2、，按下此键能显示最后一次输入的电话号码；挂机2秒后或按熄灭键，熄灭显示器显示。2.设计框图图1 脉冲按键电话显示器总体设计方案二、设计步骤和调试过程1、总体设计电路本文设计的脉冲按键电话显示器由五个模块组成：按键电路、译码器、移位寄存、锁存器和数码管显示电路，其中移位寄存、锁存器和数码管译码显示电路为系统的主要组成部分。图2 总体设计电路模块2、模块设计和相应模块程序2.1顶层文件按键电路模块。提供“0”到“9”数字按键的输入，同时设置有拨号键，清除键，挂机键和重拨键。(1) 顶层文件程序模块程序：LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE I
3、EEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY UP_KEY IS PORT(DIN1:IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0); CLK1,CLEAR,DIAL,RE_DIAL:IN STD_LOGIC;KEYOUT:OUT STD_LOGIC; SEG71:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); SEG8:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); END ENTITY;ARCHITECTURE ONE OF UP_KEY IS COMPONENT SHOW IS PORT(DIN:IN STD
4、_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);CLK,CLEAR,DIAL,RE_DIAL:IN STD_LOGIC;KEYOUT:OUT STD_LOGIC;SET:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SEG8:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END COMPONENT;COMPONENT TRA IS PORT(BCD1:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SEG7:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);END COMPONENT;SIGNAL SET_1:STD_
5、LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGIN U1:SHOW PORT MAP( DIN1,CLK1,CLEAR,DIAL,RE_DIAL,KEYOUT,SET_1,SEG8); U2:TRA PORT MAP(SET_1,SEG71);END ARCHITECTURE ONE;(2) 各端口说明分别为：输入： 输出：DIN190：09十个数字键； KEYOUT：可输入数字指示灯；CLK1：时钟脉冲； SEG7160：8位数码管； CLEAR：删除键； SEG320：数码管的七段；DIAL：拨号键；RE_DAIL：重拨键2.2 BCD译码模块译码器有两个功能。第一，把输入的一位
6、键值转换成四位BCD码；第二，把4位二进制码译成相应的数码管输出显示码。(1) BCD译码子程序模块程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY TRA IS PORT( BCD1:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SEG7:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); END ENTITY;ARCHITECTURE ONE OF TRA ISBEGIN PROCESS(BCD1)IS BEGIN CASE BCD1 IS
7、 WHEN 0000=SEG7SEG7SEG7SEG7SEG7SEG7SEG7SEG7SEG7SEG7SEG7=0000000; END CASE; END PROCESS;END ARCHITECTURE;(2) BCD译码模块电路图3 BCD译码程序模块电路各端口说明分别为：输入： 输出：BCD130：4位BCD码； 数码管的七段显示2.3键值显示模块数码管显示用于将设置好的每个按键的键值在数码管上显示出来。由于实验过程中需要使用8个数码管，因此数码管显示模块必须加上数码管片选及移位得程序，从而实现数据输入以后从低位向高位移动、显示。(1) 键值显示子程序模块程序：LIBRARY IEEE
8、;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY SHOW IS PORT(DIN:IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0); CLK,CLEAR,DIAL,RE_DIAL:IN STD_LOGIC; KEYOUT:OUT STD_LOGIC; SET:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SEG8:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END ENTITY;ARCHITECTURE ONE OF SHOW ISSUBTYPE
9、TEN IS STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL BCD :TEN;TYPE NUMBER1 IS ARRAY(7 DOWNTO 0) OF STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL NUMBER : NUMBER1;SIGNAL KEY,KEY1,CLK1,DIAL1,RE_DIAL1:STD_LOGIC;SIGNAL COUNT:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL COUNT1:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL COUNT2:STD_LOGIC_VEC
10、TOR(2 DOWNTO 0);SIGNAL DIN1: STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);SIGNAL LOCK: STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);BEGIN PROCESS(CLK)IS BEGIN IF RISING_EDGE(CLK) THEN COUNT1=COUNT1+1; END IF; END PROCESS; CLK1=0 WHEN COUNT11100 ELSE 1; PROCESS(CLK1)ISBEGIN IF RISING_EDGE(CLK1) THEN DIN1(9 DOWNTO 0)=DIN(9 DOWNTO 0
11、); DIAL1=DIAL; RE_DIAL1=RE_DIAL; END IF; END PROCESS; KEY=(DIN1(0) OR DIN1(1) OR DIN1(2) OR DIN1(3) OR DIN1(4) OR DIN1(5) OR DIN(6) OR DIN1(7) OR DIN1(8) OR DIN1(9); PROCESS(CLK1)ISBEGIN IF FALLING_EDGE(CLK1) THEN IF COUNT2=100 THEN IF CLEAR=0AND RE_DIAL=0 THEN KEY1=KEY; ELSIF CLEAR =1 AND RE_DIAL=0
12、 THEN KEY1=CLK; ELSE KEY1=RE_DIAL1; END IF; COUNT2=000; ELSE COUNT2=COUNT2+1; END IF; END IF; END PROCESS; PROCESS(DIN1)ISBEGIN IF DIN1(6)=1 THEN BCD=0110; ELSIF DIN1(1)=1 THEN BCD=0001; ELSIF DIN1(2)=1 THEN BCD=0010; ELSIF DIN1(3)=1 THEN BCD=0011; ELSIF DIN1(4)=1 THEN BCD=0100; ELSIF DIN1(5)=1 THEN
13、 BCD=0101; ELSIF DIN1(0)=1 THEN BCD=0000; ELSIF DIN1(7)=1 THEN BCD=0111; ELSIF DIN1(8)=1 THEN BCD=1000; ELSIF DIN1(9)=1 THEN BCD=1001; ELSE BCD=0000; END IF; END PROCESS; KEYOUT=KEY1; PROCESS(KEY1)IS BEGIN IF RISING_EDGE(KEY1) THEN IF CLEAR=0 AND RE_DIAL1=0 THEN NUMBER(7)=NUMBER(6); NUMBER(6)=NUMBER
14、(5); NUMBER(5)=NUMBER(4); NUMBER(4)=NUMBER(3); NUMBER(3)=NUMBER(2); NUMBER(2)=NUMBER(1); NUMBER(1)=NUMBER(0); NUMBER(0)=BCD; ELSIF CLEAR=1 AND RE_DIAL1=0 THEN NUMBER(0)=NUMBER(1); NUMBER(1)=NUMBER(2); NUMBER(2)=NUMBER(3); NUMBER(3)=NUMBER(4); NUMBER(4)=NUMBER(5); NUMBER(5)=NUMBER(6); NUMBER(6)= NUMB
15、ER(7); NUMBER(7)=1111; ELSE NUMBER(7)= LOCK(31 DOWNTO 28); NUMBER(6)= LOCK(27 DOWNTO 24); NUMBER(5)= LOCK(23 DOWNTO 20); NUMBER(4)= LOCK(19 DOWNTO 16); NUMBER(3)= LOCK(15 DOWNTO 12); NUMBER(2)= LOCK(11 DOWNTO 8); NUMBER(1)= LOCK(7 DOWNTO 4); NUMBER(0)= LOCK(3 DOWNTO 0); END IF; END IF; END PROCESS;
16、PROCESS(CLK)IS BEGIN IF RISING_EDGE(CLK) THEN COUNTSET=NUMBER(7);SEG8SET=NUMBER(6);SEG8SET=NUMBER(5);SEG8SET=NUMBER(4);SEG8SET=NUMBER(3);SEG8SET=NUMBER(2);SEG8SET=NUMBER(1);SEG8SET=NUMBER(4);SEG8NULL; END CASE; END PROCESS; PROCESS(DIAL1)IS BEGIN IF RISING_EDGE(DIAL1) THEN LOCK(31 DOWNTO 28)=NUMBER(
17、7); LOCK(27 DOWNTO 24)=NUMBER(6); LOCK(23 DOWNTO 20)=NUMBER(5); LOCK(19 DOWNTO 16)=NUMBER(4); LOCK(15 DOWNTO 12)=NUMBER(3); LOCK(11 DOWNTO 8)=NUMBER(2); LOCK(7 DOWNTO 4)=NUMBER(1); LOCK(3 DOWNTO 0)=NUMBER(0); END IF; END PROCESS;END ARCHITECTURE;(2) 键值显示模块图4按键显示控制框图各端口说明分别为：输入： 输出：DIN 90：09十个数字键； KE
18、YOUT：可输入数字指示灯；CLK：时钟脉冲； SET30：键值的BCD码 CLEAR：删除键； SEG320：数码管的七段；DIAL：拨号键；RE_DAIL：重拨键3、仿真及仿真结果分析图5 仿真图4、实验调试结果将程序下载进行硬件测试。在Quartus开发环境中进行管脚锁定，连接好数码管驱动电路，然后将目标文件下载到器件中。最终可以看到按键正常显示、“重拨”键功能正常、达到设计要求。三、结论及心得体会通过本次课程设计，让我在以前所学知识的基础上，更加了解了对EDA语言编程的认识，不仅强化了以前所学过的知识，并且学到了许多书本上没有的知识，极大的扩展了我的知识面，所获匪浅。从复习以前所学的知
19、识到对整体设计的了解，再从概要设计、详细设计到开始使用软件以及最后的调试，整个过程都很充实。虽然遇到不少困难，但当我通过自己查资料向老师请教及与同学相互讨论而设计出解决方案并成功实现时，那种成就感和满足感就让我忘了所有的辛苦。由于自己只是的不足，在本次设计中仍有许多不尽如人意的地方，可能在实际应用中有些功能不到位。经过这段时间的毕业设计实习，确实学到了不少的东西，同时也深感自己知识的欠缺，虽然即将毕业，但在以后的学习工作中，我一定会继续坚持不断的学习新的专业知识，不断完善自己，只有这样才能紧跟时代的潮流。参考资料1 潘松著.EDA技术实用教程(第二版). 北京：科学出版社,2005.2 康华光
20、主编.电子技术基础 模拟部分. 北京：高教出版社,2006.3 阎石主编.数字电子技术基础. 北京：高教出版社,2003.4 李云,侯传教,冯永浩编. VHDL电路设计实用教程.机械工业出版社,2009.5 褚振勇,翁木云编.FPGA设计及应用.西安电子科技大学出版社,2002.6 卢毅,赖杰编.VHDL与数字电路设计.科学出版社, 2001.东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称EDA技术课程设计题目名称脉冲按键电话显示器学生姓名学号指导教师姓名职称序号评价项目指 标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。54答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30总分评语：指导教师： 2012年 3 月 5 日
