全功能计数控制装置的设计.doc

三 全功能计数控制装置的设计 1 控制装置的工作原理 计数控制装置用于长度的测量。对经光电转换得到脉冲信号进行计数，每隔一厘米有一脉冲信号，计数器对其进行加、减计数从而得到长度值。当计数值与预置数相等时系统发出一控制信号。用平面轻触开关进行预置数设置，采用同步六位十进制可逆计数器，针对外部正、反向计数控制信号，对计数脉冲实现加、减计数，同时用四位LED实时显示预置数值与计量结果。总计数长度为999999cm，用三档量程( m、dm、cm)切换，即：0000~9999cm，1000~9999dm,1000~9999m，计数溢出时显示FFFF。 2 基本设计思想 比较结果显示 比较结果显示 设定值显示 设定值显示 (四位LED) 轻触开关设定值输入量程显示数据比较 轻触开关 设定值输入 量程显示 数据比较 计数值显示(四位LED) 计数值显示 (四位LED) 扫描时钟量程显示 扫描时钟 量程显示 四位BCD数 四位 BCD数 扫描时钟产生电路数据选择 扫描时钟 产生电路 数据选择 进位输出六位BCD数 进位 输出 六位 BCD数 同步六位十进制 同步六位十进制 可逆计数器 清零信号正反向计数控制信号 清零 信号 正反向计数 控制信号 脉冲 信号 系统时钟 图 3-2 计数控制装置基本框图 计数器对待测脉冲信号计数，计数值为六位BCD数，经数据选择器取四位数送显。计数值为0000~9999时，量程显示cm，送显低四位；计数值为10000~99999时，量程显示dm，送显2~5位；计数值为100000~999999，量程显示m，送显高四位。 按键预置数方式与计数方式相仿，输入六位BCD数，显示四位BCD数，同时显示量程。 用红、绿双屏共阴极LED显示预置数与实际计数值，显示采用循环扫描方式，用大于人眼视觉暂留频率(24Hz)的扫描时钟循环驱动四位LED。 3 总体设计方案 （1） 方案一 由基本设计思想，提出设计方案一，如图3-3-1。 图 3-3-1 计数控制装置方案一 系统输入信号为： key 键值输入； sysclk 时钟输入信号； pulse 待测脉冲输入信号； clear 清零信号； direction 正反向计数控制信号。 系统输出信号为： equal 预置/计数相等信号； seg_set 设定值LED送显信号； sel_set 设定值LED循环扫描信号； mea_set 设定值量程显示信号； seg_cnt 计数值LED送显信号； sel_cnt 计数值LED循环扫描信号； mea_cnt 计数值量程显示信号。 系统组成模块： 按键输入模块 KEY_IN； 循环扫描时钟产生模块 CLK_GEN； 脉冲整形电路 WAVE_GEN； 设定值数据选择模块 DATA_SET； 计数值数据选择模块 DATA_CNT； 同步六位十进制可逆计数器 CNT_6； 设定值显示模块 DIS_SET； 计数值显示模块 DIS_CNT； 设定/计数相等显示模块 COMPARE。 系统功能实现原理：脉冲整形电路将待测脉冲整形处理后送计数器，作为计数使能信号；按键输入模块将键值送入设定值数据选择模块的同时送入设定/计数相等显示模块以与计数值作比较；同步六位十进制可逆计数器对待测脉冲进行加、减计数，计数值为6个四位BCD数；数据选择模块根据六位BCD数值大小的按量程选取四位至显示模块，根据计数器溢出信号发出是否显示FFFF的控制信号；显示模块，根据循环扫描时钟的控制将四位BCD数进行串行扫描显示。 （2） 方案二(结合GW48-CK开发装置，作为本设计最终方案) 本设计采用杭州康芯电子有限公司研制的GW48-CK型开发装置，设计软件采用Altera公司的MAX+plusII 10.0 Baseline，下载芯片为Altera公司FLEX10K系列EPF10K10PC 84-4芯片。 设计仿真选用GW48-CK开发系统的模式3。由图2-3-2-1可见，开发装置的显示系统为并行LED显示，其输入信号为四位BCD码，故计数控制系统的显示模块采用可切换四位并行LED，以实时显示预置数值与计量结果。装置有八个发光二极管输出显示、八个按键输入(单脉冲上跳)。 FPGA/CPLD目标芯片扬声器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器实验电路结构图NO.3 FPGA/CPLD 目标芯片 扬声器 译码器 译码器 译码器 译码器 译码器 译码器 译码器 译码器 实验电路结构图 NO.3 图 3-3-2-1 GW48-CK开