EDA技术与实验 教学课件 作者 李国洪 胡辉第6章　EDA综合设计.ppt

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1、G08GJ第6章　EDA综合设计6.1　数字电路综合设计实例6.2　计算机接口设计实例6.3　数模混合电路设计实例G08GJ6.1　数字电路综合设计实例6.1.1　时序电路及计数器设计6.1.2　矩阵键盘控制器的设计6.1.3　16×16点阵字符发生器6.1.4　用ASM图法设计交通灯控制器6.1.5　电子密码锁的设计6.1.6　乐曲自动演奏器及简易电子琴的设计6.1.7　利用VHDL进行数字钟设计6.1.8　出租车计程计价器的设计G08GJ6.1.1　时序电路及计数器设计(1)信号说明(2)按键消抖

2、动电路的VHDL文本(1)问题的提出　设有一个250kHz的时钟源，但电路中需要产生一个100kHz的时钟信号，分频比为2.5。(2)半整数分频器的组成　分频系数为N-0.5(N为整数)的分频器，其典型电路可由一个“模N减法计数器”，一个“2分频器”和一个“异或门”组成，如图6-3所示。(3)VHDL文本(4)半整数分频器的FunctionalSimulation仿真波形图　由图6-5可见：因为N=3，故分频比为N-0.5=2.5，即FOUT的频率是FIN的2.5分频。G08GJ6.1.1　时序电路及

3、计数器设计图6-1　countbcd的功能仿真波形G08GJ图6-2　按键消抖功能仿真波形G08GJ图6-3　通用半整数分频器的电路组成G08GJ图6- 4　半整数分频器的外部接口G08GJ图6-5　分频比为2.5分频器的功能仿真波形图6- 6　当给出不同输入值D时，FOUT输出不同频率(CLK周期=50ns)注：为与软件一致，图中us表示μs，以后不再注出。G08GJ6.1.2　矩阵键盘控制器的设计(1)电路原理图设计　先构思一个8×4=32键的矩阵键盘的电路原理图，再断掉其中的4个键位(NC)，便

4、得到28个键的键盘，如图6-7所示(在具体的应用中，总的键位数往往是不同的，要学会有所取舍)。(2)采购一个薄膜轻触按键键盘　其实物布置成为5行×6列，因为有效的键位只需28个，故去掉左下及右下两个键位，实际的键盘面如图6-8所示。(3)设计并定义按键扫描位置SEL2~SEL0与输出数码KIN3~KIN0的关系表见表6-1，实际的连线情况还需要实测检验，以确保表6-1的准确可靠。(4)确定键位值的编码　采用5位二进制编码，若在某次扫描信号SEL［2..0］的取值下，从KIN［3..0］端子输出的皆为‘

5、1’时，表示相应的行没有按键被按下，则不进行按键编码的操作；反之，如果有按键被按下时，则应将KIN［3..0］读出的值送到编码电路进行编码；28个键，需要5位二进制编码。G08GJ6.1.2　矩阵键盘控制器的设计(5)构思键盘控制顶层电路的叶子模块划分图兼端口及内部信号定义图　了解了矩阵键盘的工作原理，就可以设计键盘控制电路了。(6)时钟产生电路(即顶层VHDL文本的counter：block模块)　详见图6-9及顶层VHDL文本，下同。(7)键盘扫描电路　扫描电路的作用是用来提供键盘扫描信号，即表6

6、-1中的SEL2~SEL0信号。(8)按键消抖动电路(又叫弹跳消除电路)　即顶层VHDL文本的debounuing:block模块。(9)键盘译码电路　即顶层VHDL文本的keydecoder:block模块。(10)按键码的寄存器选择器模块　即顶层VHDL文本的REGMULTIPLEXER:block模块。(11)译码模块　即顶层VHDL文本的SEVENSEGMENT:block模块。G08GJ6.1.2　矩阵键盘控制器的设计(12)实验连线　实验仪的4MHz时钟输入到图6-12的CLK4M时钟端，

7、实验仪器的键盘输出KIN［3..0］分别接到图6-12的KEY［3..0］；图6-12的SELOUT［2..0］分别接到实验仪器的扫描输入SEL［2..0］，SEGOUT［6..0］分别接到实验仪器的7段显示器输入abcdefg，BCDCODE［7..0］分别接到实验仪器的8只LED灯。G08GJ图6-7　8×4矩阵键盘变为28键位的电路原理图G08GJ图6-8　5行×6列薄膜轻触按键键盘的键盘面注：薄膜轻触按键键盘原左下位印有“CTRL”字样的键位处为NONE,其右边才是真正的“CTRL”键；原右下

8、位印有“SHIFT”键处为NONE；其他的键名正确；这主要是外购的薄膜轻触按键键盘布置成为5行×6列且键名已印好，而本例的构思是从=32键中选择28键，故造成布线有上述两处冲突，记住就是了，或用记号笔重新在薄膜轻触按键键盘面上标注一下，图6-8是已经用记号笔改正后的28个键的有效键盘面图。G08GJ表6-1　按键位置与数码关系G08GJ表6-2　键盘参数及编码表(参见顶层文本的keydecoderblock模块)G08GJ表6-2　键盘参数及编码表(参见