110901112刘克勤数电课设概论.doc

目录 一.课程设计摘要: 1 二.设计指标: 1 三.系统概述: 1 3.1设计思想： 1 3.2 可行性分析: 2 3.3 各功能的组成 2 3.4 总体工作工程 3 四.单元电路的选择设计与原理分析 4 4.1 分频器模块 4 4.1.1分频器描述： 4 4.1.2分频器设计与原理分析： 5 4.2动态扫描按键模块： 7 4.2.1 动态扫描按键描述： 7 4.2.2 动态扫描按键设计与原理分析 8 4.3 单脉冲发生器模块 12 4.3.1 单脉冲发生器描述: 12 4.3.2 单脉冲发生器设计与原理分析: 13 4.4移位寄存器模块： 13 4.4.1 移位寄存器模块描述： 13 4.4.2 移位寄存器模块设计与原理描述： 14 4.5 复位功能的实现： 15 4.6 编码代换模块： 16 五.电路的组构与调试: 17 5.1遇到的主要问题及现象记录: 17 5.2 产生上述现象的原因分析与解决措施: 18 六．拓展功能（音乐按键）： 18 6.1 音乐按键的描述： 18 6.2音乐按键功能的设计与原理: 19 6.2.1 lpm counter的使用与原理： 19 6.2.2 二分频电路（占空比为50%）设计与原理： 20 6.2.3 lpm counter与二分频电路之间连接电路设计: 21 6.2.4 十六选一数据选择器: 22 七．结束语： 23 7.1 对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明: 23 7.2总结设计的收获与体会： 23 八．参考文献 24 一.课程设计摘要: 本次课程设计的内容是制作一部电话机,有0到9以及’#’,’*’这12个基本功能键,同时应带有一个LED显示屏,用以显示按键的数字.同时应带有左移功能,即当人再次按下键时,之前显示的数字会在紧靠左面的数码管显示,最右边的数码管只显示现在按下键的数字. 该设计可大致分为动态扫描模块,单脉冲发生器,分频器模块,六位输入移位寄存器模块以及编码代换模块.动态扫描模块用以实现对按键的扫描,即确定是键盘中的哪一个按键被按下.单脉冲发生器用以进行消抖功能,以避免因机械开关的振动而产生的对本次设计的干扰.分频器模块是对通过对10MHz的分频以获得所需的频率. 六位输入移位寄存器模块可以实现当按键再次被按下时,将数码管显示的数字向前一位数码管移动的功能.编码代换则是通过四位二进制数输入的不同来实现显示器中段控制器 a到g的亮灭状态的控制,以在七段显示器中显示所需的数字. 二.设计指标: 1. 当按下按键时,会在七段共阴显示器上,显示所按键对应的数字 2. 应当保证当按下一次按键时,七段显示器上只显示一次按键数字,而不应是多次显示出该按键对应的数字. 3. 当多次按下按键时,显示器上显示的的数字会对应往左移,即之前显示的数字会在紧邻的左面的显示管上显示,最右端数码管上始终显示刚按下去的按键数字. 4. 应当设有复位键,当复位键按下时,数码管上的数字全部消失. 5. 电路图应当尽量简单易懂,同时要保证连接的线路不会穿过元件. 三.系统概述: 3.1设计思想： 首先，我们需要一个分频器对10MHz的输入频率进行分频，以获得1MHz,100KHz,10KHz,1KHz,100Hz,10Hz,1Hz的脉冲信号，同时应保证脉冲信号的占空比为50%.其后，我们应构建动态扫描按键部分，以识别所按键的不同，并将按键所对应的数字用二进制数来表示。之后的移位寄存部分，可以将之前显示的数字往前面一个的数码管上移动，最右边的数码管始终显示刚刚按下键对应的数字。最后，需要设计一个编码代换模块，通过输入的4位二进制数的不同来控制数码管上a到g段控制端的“0”，“1”状态，以在七段显示器上显示不同的数字。 3.2 可行性分析: 分频器模块：可以通过多个LS7490芯片实现多极十进制分频，但是，为了达到50%占空比，应将计数脉冲CP控制五进制计数器的时钟CLKB，并以五进制计数器的最高位输出QD控制二进制计数器的时钟CLKA，即构成5421BCD码十进制计数器。至于原理以及具体连接法会在第四章中具体讲解。 动态扫描按键模块：可以使用俩片74161十六进制计数器级连作为状态机，取其中的5个输出端的低三位分别连接到FPGA控制外部的74138的DE1,DE2,DE3,另外俩个高位输出端连接到四选一数据选择器74153的选择输入A0,A1端。未扫描到按键时，状态机处于计数状态，一旦扫描到按键，计数器会处于保持状态，同时，使寄存器工作，将此时计数器输出端的二进制数字输入到寄存器中。至于原理以及具体连接法会在第四章中具体讲解。 单脉冲发生器模块：可以使用俩个