第6章有限状态机设计案例.ppt

再见! （2）?????? 计算器的输入包括：0~9十个数字按键，加减乘除四则运算的运算符按键，一个等号按键，一个清零按键。 计算器的输出采用七段译码器来显示计算结果。 九、计算器设计 计算器的功能 计算器所要实现的功类似于我们日常生活中所用的计算器，即可以实现加、减、乘、除以及连加和连减功能，并且要正确显示计算结果。具体如下： （1）?????? 要求实现8位二进制数的加减法，实现两个4位二进制数的乘法运算，实现8位二进制数除以4位二进制数的除法，实现连续的加减运算。 定时器设计 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY count30 IS PORT( clk :IN STD_LOGIC; enable:IN STD_LOGIC; c:OUT STD_LOGIC); END count30; ARCHITECTURE behave OF count30 IS BEGIN PROCESS(clk) VARIABLE cnt:INTEGER RANGE 30 DOWNTO 0; BEGIN IF (clkEVENT AND clk=1)THEN IF enable=1 AND cnt30 THEN cnt:=cnt+1; ELSE cnt:=0; END IF; END IF; IF cnt=30 THEN c=1; ELSE c=0; END IF; END PROCESS; END behave; 波形仿真 三、可编程定时/计数器设计 可编程定时/计数器的功能 硬件定时就是利用可编程定时/计数器，在简单软件控制下产生准确的延时时间。其基本原理是通过软件确定定时/计数器的工作方式、设置计数初值并启动计数器工作，当计数到给定值时，便自动产生定时信号。 可编程定时/计数器设计思路 可编程定时/计数器工作过程 同定时/计数器1。 模型结构 包含1个时钟输入，1个清零信号输入，1个写入信号输入，1个3位的控制字输入，1个2位的选通信号输出，1个计数器1载入控制输出，1个计数器2载入控制输出。 (1)????? 控制字寄存器 (2)????? 定时/计数器1 包含1个时钟输入，1个载入控制输入，1个门控制输入，1个2位选通方式输入，1个8位数据输入，1个8位数据输出，1个波形输出。 (3)????? 定时/计数器2 SC2 M1 M0 定义控制字格式为： 对应功能： SC2＝0，计数器1； M1 M0＝01，频率发生器方式 SC2＝1，计数器2； M1 M0＝10，计数结束中断方式 计数器的模式输入为2 位，可自定义最多四种模式；数据输入8 位，计数范围为0～256；每个计数器各有一个门控信号和对应门控信号的波形输出，在门控信号作用下，计数/定时延时。 控制字定义 内部结构 所设计定时/计数器的内部结构图如图所示 可编程定时/计数器顶层电路 可编程定时/计数器仿真波形 四、智能函数发生器设计 函数发生器总体框图 递增斜波 递减斜波 三角波 方波 正弦波 阶梯波 五、数据采集系统设计 数据采集系统示意图 数据输入单元 数据采集系统总体框图 数据输出单元 fun值为3的仿真波形 fun值为0的仿真波形 fun值为1，k3值为0的仿真波形 循环检测报警模式 （3） 比赛用11分为一局来进行，甲乙双方都应设置各自的记分牌，任何一方先记满11分，该方就算胜了此局。当记分牌清零后，又可开始新的一局比赛。 六、乒乓游戏机设计 乒乓游戏机的功能 （1）???使用乒乓球游戏机的甲乙双方各在不同的位置发球或击球。 （2）???乒乓球的位置和移动方向由灯亮及依次点燃的方向决定，球移动的速度为0.1~0.5s移动一位。游戏者根据球的位置发出相应的动作，提前击球或出界均判失分。 乒乓游戏机顶层电路图 乒乓球仿真波形一 乒乓球仿真波形二 乒乓球仿真波形三 乒乓球仿真波形四 乒乓球仿真波形五 （6）?????? 增加测周期功能，就是当时钟频率低于0.99kHz的时候，显示的数值变成周期，以毫秒为单位。 七、数字频率计设计 3位数字频率计是用3个十进制数字显示的数字式频率计，其频率测量范围为1MHz。为了提高测量精度，量程分别为10KHz、100KHz和1MHz三挡，即最大读数分别为9.99kHz，99.9kHz和999kHz。要求量程自动换挡。具