BCD7段译码器

沈沈 阳阳 工工 程程 学学 院院 EDAEDA 技术技术 课程设计课程设计 专业班级 学生姓名 指导教师 沈阳工程学院 课程设计任务书 课程设计题目 课程设计题目 BCD 七段译码器设计 系 别 班级 学生姓名 学号 指导教师 职称 讲师 课程设计进行地点 实训 F213 任 务 下 达 时 间 2013 年 12 月 20 日 起止日期 2013 年 12 月 30 日起 至 2014 年 1 月 10 日止 系主任 田景贺 2013 年 12 月 10 日批准 以下内容根据各专业特点自行确定 如条件 资料 内容 任 务 进度安排及要求等 1 设计题目 设计 BCD 显示译码器 1 1 设计目的 1 掌握 BCD 显示译码器的构成 原理与设计方法 2 熟悉 MAXPLUSII 软件的使用方法 1 2 基本要求 1 能用 VHDL 语言设计 BCD 显示译码器电路 2 能进行 BCD 显示译码器硬件下载 3 应用层次化的设计方法 1 3 发挥部分 1 设计输入信号波形 并进行设计仿真 2 编程并进行硬件仿真 2 对设计说明书 论文撰写内容 格式 字数的要求 1 课程设计说明书 论文 是体现和总结课程设计成果的载体 一般不应 少于 3000 字 2 学生应撰写的内容为 中文摘要和关键词 目录 正文 参考文献等 课程设计说明书 论文 的结构及各部分内容要求可参照 沈阳工程学院毕业 设计 论文 撰写规范 执行 应做到文理通顺 内容正确完整 书写工整 装订整齐 3 说明书 论文 手写或打印均可 手写要用学校统一的课程设计用纸 用黑或蓝黑墨水工整书写 打印时按 沈阳工程学院毕业设计 论文 撰写规 范 的要求进行打印 4 课程设计说明书 论文 装订顺序为 封面 任务书 成绩评审意见表 中文摘要和关键词 目录 正文 参考文献 0 3 时间进度安排 顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注 1 12 30 12 31选题 搜集资料 熟悉设计环境 2 01 02 01 06调试程序 301 07 01 08 仿真程序 401 09 01 10 完成课程设计说明书 论文 进行答辩 沈沈 阳阳 工工 程程 学学 院院 EDAEDA 课程设计成绩评定表课程设计成绩评定表 系 部 系 部 自动化学院自动化学院 班级 班级 学生姓名 学生姓名 指指 导导 教教 师师 评评 审审 意意 见见 评价 内容 具 体 要 求权重评 分 加权 分 调研 论证 能独立查阅文献 收集资料 能制定课程设计方案 和日程安排 0 15 54 43 32 2 工作 能力 态度 工作态度认真 遵守纪律 出勤情况是否良好 能够独立完成设计工作 0 25 54 43 32 2 工作 量 按期圆满完成规定的设计任务 工作量饱满 难 度适宜 0 25 54 43 32 2 说明 书的 质量 说明书立论正确 论述充分 结论严谨合理 文 字通顺 技术用语准确 符号统一 编号齐全 图表完备 书写工整规范 0 55 54 43 32 2 指导教师评审成绩指导教师评审成绩 加权分合计乘以 加权分合计乘以 1212 分分加权分合计加权分合计 指指 导导 教教 师师 签签 名 名 年年 月月 日日 评评 阅阅 教教 师师 评评 审审 意意 见见 评价 内容 具 体 要 求权重评 分 加权 分 查阅 文献 查阅文献有一定广泛性 有综合归纳资料的能力 0 25 54 43 32 2 工作 量 工作量饱满 难度适中 0 55 54 43 32 2 说明 书的 质量 说明书立论正确 论述充分 结论严谨合理 文 字通顺 技术用语准确 符号统一 编号齐全 图表完备 书写工整规范 0 35 54 43 32 2 评阅教师评审成绩评阅教师评审成绩 加权分合计乘以 加权分合计乘以 8 8 分分加权分合计加权分合计 评评 阅阅 教教 师师 签签 名 名 年年 月月 日日 课课 程程 设设 计计 总总 评评 成成 绩绩分分 摘要 利用译码程序在 FPGA CPLD 中实现十进制数的译码显示 通过 EDA 原理图设 计方法利用 prim 库中 7448 芯片进行 7 段译码显示 分段式显示器 LED 数码 管 由 7 条线段为成 8 字型 每一段包含一个发光二极管 外加正向电压时二 极管导通 发光 只要按规律控制各发光段的亮 灭 就可以显示各种字型或 符号 关键词 LED 数码管 BCD 码 EDA 技术 目 录 摘要摘要 I 1 1 引引 言言 1 2 2 EDAEDA 的发展历史的发展历史 2 2 1 EDA 技术的发展史 2 2 2 EDA 的发展趋势 2 3 3 MAX PLUSMAX PLUS IIII 软件简介软件简介 3 3 1 MAX PLUS II 简介 3 3 2 MAX PLUS II 的功能和特点 3 3 3 MAX PLUSII 的操作环境 3 4 4 半导体数码管半导体数码管 4 5 5 七段显示译码器的设计七段显示译码器的设计 5 5 1 用 VHDL 文本输入法描述 5 5 2 七段显示译码器的原理图描述 6 总总 结结 8 致致 谢谢 9 参考文献参考文献 10 附附 录录 11 附录 A1 BCD 七段译码器原程序 11 附录 A2 BCD 7 段显示译码器原理图 12 附录 A3 7448 引脚图和功能表 12 沈阳工程学院课程设计 0 1 引 言 20 世纪末 数字电子技术得到了飞速发展 有力地推动和促进了社会生 产力的发展和社会信息化的提高 数字电子技术的应用已经渗透到人类生活的 各个方面 从计算机到手机 从数字电话到数字电视 从家用电器到军用设备 从工业自动化到航天技术 都尽可能采用了数字电子技术 现代电子设计技术的核心是 EDA 技术 EDA 电子设计自动化 技术就 是以计算机为工具 在 EDA 软件平台上 对硬件语言 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 逻辑化简 逻辑综合及优化 逻辑仿 真 直至对特定目标芯片的适配编译 逻辑映射和编程下载等工作 文本选用 的开发工具为 Altera 公司的 MAX PLUSII EDA 的仿真测试技术只需要通过计 算机就能对所设计的电子系统从各种不同层次的系统性能特点完成一系列准确 的测试与仿真操作 大大提高了大规模系统电子设计的自动化程度 设计者的 工作仅限于利用软件方式 即利用硬件描述语言 如 VHDL 来完成对系统硬件 功能的描述 EDA 技术使实现 极大地提高了设计效率 缩短了设计周期 节 省了设计成本 今天 EDA 技术已经成为电子设计的重要工具 无论是设计芯片还是设计系 统 如果没有 EDA 工具的支持 都将是难以完成的 EDA 工具已经成为现代电 路设计工程师的重要武器 正在发挥越来越重要的作用 例如在我们身边常常 遇到的 7 段数码显示电路 它是纯组合电路 通常的小规模专用 IC 如 74 或 4000 系列的器件都能作十进制 BCD 码译码 BCD 七段译码器设计 1 2 EDA 的发展历史 2 1 EDA 技术的发展史 EDA 技术伴随着计算机 集成电路 电子系统设计的发展 经历了计算机 辅助设计 计算机辅助工程设计和电子设计自动化 EDA 3 个发展阶段 1 20 世纪 70 年代的计算机辅助设计 CAD 阶段 早期的电子系统硬件设计采用的是分立元件 随着集成电路的出现和应用 硬件设计进入到大量选用中小规模标准集成路阶段 人们将这些器件焊接在电 路板上 做成初级电子系统 对电子系统的调试是在组装好的印刷电路板上进 行的 2 20 世纪 80 年代的计算机辅助工程设计阶段 初级阶段的硬件设计是用大量不同型号的标准芯片实现电子系统设计的 随着微电子工艺的发展 相继出现了集成上万只晶体管的微处理器 集成几十 万直到上百万储存单元的随机存储器和只读存储器 3 20 世纪 90 年代电子设计自动化 EDA 阶段 为了满足千差万别的系统用户提出的设计要求 最好的办法是由用户自己 设计芯片 让他们把想设计的电路直接设计在自己的专用芯片上 微电子技术 的发展 特别是可编程逻辑器件的发展 使得微电子厂家可以为用户提供各种 规模的可编程逻辑器件 使设计者通过设计芯片实现电子系统功能 2 2 EDA 的发展趋势 1 向高密度 大规模的方向发展 2 向系统内可重构的方向发展 3 向低电压 低功耗的方向发展 沈阳工程学院课程设计 2 3 MAX PLUS II 软件简介 MAX PLUSII 是 Altera 公司为开发其可编程逻辑器件而推出的专用软件 其易学 易用 界面友好且集成化程度高 3 1 MAX PLUS II 简介 MAX PLUS II 的全称是 Multiple Array Matrix and Programmable Logic User System II 多阵列矩阵及可编程逻辑用户系统 II 从最初的第一代 A PLUS 第二代 MAX PLUS 发展到第三代 MAX PLUS II Altera 公司的开发工 具软件在发展中不断完善 MAX PLUSII 的版本不断升级 功能也越来越强大 目前发行的 MAX PLUS II 已经到了 10 1 版 3 2 MAX PLUS II 的功能和特点 MAX PLUS II 是一个完全集成化的可编程逻辑环境 能满足用户各种各样 的设计需要 它支持 Altera 公司不同结构的器件 可在多平台上运行 MAX PLUS II 具有突出的灵活性和高效性 为设计者提供了多种可自由选择的 设计方法和工具 丰富的图形界面 可随时访问的在线帮助文档 使用户能够 快速轻松地掌握和使用 MAX PLUSII 软件 MAX PLUSII 具有的强大功能极大地减轻了设计者的负担 使设计者可以快 速完成所需的设计 使用该软件 用户从开始设计逻辑电路到完成器件下载编 程一般只需要数小时时间 其中设计的编译时间往往仅需数分钟 用于可在一 个工作日内完成实现设计项目的多次修改 直至最终设计定型 MAX PLUS II 开发系统众多突出的特点 使它深受广大用户的青睐 3 3 MAX PLUSII 的操作环境 MAX PLUS II 由设计输入 项目处理 项目检验和器件编程等 4 部分组成 所有这些部分都集成在一个可视化的操作环境下 MAX PLUS II 管理窗口包括项目路径 工作文件标题条 MAX PLUS II 菜 单条 快捷工具条和工作区等几个部分 设置好授权码后 启动 MAX PLUS II 即进入 MAX PLUS II 管理窗口 MAX PLUS II 还为用户提供了功能强大的在线帮助功能 通过使用在线帮 助 用户可以获得设计中所需的全部信息 在线帮助可以通过使用功能键或鼠标打开 按 F1 键可以获得对话框内容 高亮度菜单命令或弹出式的帮助信息 按 Shift F1 键或点击快捷工具按纽即可 进入在线帮助状态 此时点击屏幕上任何可见的条目 都可获得有关该项的帮 助信息 BCD 七段译码器设计 3 4 半导体数码管 半导体数码管 或称 LED 数码管 是常用的显示器件 其基本单元是发光 PN 结 目前较多采用磷砷化镓做成的 PN 结 封装成为发光二极管 如图 1 a 所示 当外加正向电压时 就能发出清晰的光线 发光二极管的工作电 压为 1 5 3V 由于工作电流为几毫安到十几毫安比较小 故实际电路应串接 适当的限流电阻 图 1 发光二极管与半导体数码管字型结构 多个 PN 结可以分段封装成半导体数码管 每段为一发光二极管 其字形结构如 图 1 b 所示 选择不同字段发光 可显示出不同的字形 例如 当 a b c d e f g字段亮时 显示出 8 a f g c d段亮时 显示出 5 如图 2 所示 半导体数码管中七个发光二极管有共阴极和共阳极两种接法 前者 某一 字段接高电平时发光 后者 接低电平时发光 图 2 半导体数码管两种接法 沈阳工程学院课程设计 4 5 七段显示译码器的设计 半导体数码管可以用 TTL 或 COMS 集成电路直接驱动 为此就需要使用显 示译码器将 BCD 代码译成数码管需要的驱动信号 以便使数码管用十进制数字 显示出 BCD 代码所表示的数值 5 1 用 VHDL 文本输入法描述 程序如下 LIBRARY IEEE USE IEEE STD LOGIC 1164 ALL USE IEEE STD LOGIC UNSIGNED ALL ENTITY DECL7S IS PORT A IN STD LOGIC VECTOR 3 DOWNTO 0 Q OUT STD LOGIC VECTOR 6 DOWNTO 0 EN OUT STD LOGI