基于VHDL篮球计时器课程设计.docVIP

- PAGE 15 - EDA技术课程设计 课题：篮球竞赛30秒计时器设计 系 别： 电气与电子工程系 专 业： 电子信息工程 姓 名： 朱亚辉 学 号： 123408155 指导教师： 梁成武 河南城建学院 20 成绩评定· 一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。 二、评分（按下表要求评定） 评分项目 设计报告评分 答辩评分 平时表现评分 合 计 （100分） 任务完成 情 况 （20分） 课程设计 报告质量 （40分） 表达情况 （10分） 回答问题 情 况 （10分） 工作态度与纪律 （10分） 独立工作 能力 （10分） 得分 课程设计成绩评定 班级 姓名 学号成绩： 班级 姓名 学号 成绩： 分（折合等级 ） 指导教师签字 年 月 日 一、设计目的 随着生活水平的提高，人们对于生活品质的高要求。对于时间的准确越来越发期盼。比如在田径，足球等体育运动中时间的分秒必争显的更加的不可或缺。在这样的大背景下，计时器也应运而生。特别在于篮球比赛中通常是零点几秒可以决定各方的悲喜。 人类最早使用的定时工具是沙漏或水漏，但在钟表诞生发展成熟之后，人们开始尝试使用这种全新的计时工具来改进定时器，达到准确控制时间的目的。在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过30秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛30秒计时器”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间30秒限制。 二、设计要求 1、具有30s计时功能，并且能够实时显示计数结果。 2、设有外部操作开关，控制计数器实现直接清零、启动以及暂停/连续工作等操作。 3、计时器为30s递减计时，计时间隔为1s。 4、计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。 三、总体设计原理与内容 1、设计的总体原理 30秒计时器的总体参考方案框图如图3—1所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称控制电路）等五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成30秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、计时时间到进行报警。 图3—1 总设计框图 2、设计内容 分析设计任务，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成30s计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停／连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。为了满足系统的设计要求，在设计控制部分时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。 当启动开关闭合时，计数器完成置数，译码显示电路显示“30”字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停／连续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数，处于保持状态；当暂停／连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。 3、设计方案 方案一：通过对要求的分析，在译码显示时若采用静态显示时，需要对两个七段数码管的引脚进行设置，而不需要动态扫描。此时再进行倒计时时，显示部分的两个数码管同时点亮。注意此种方案所用的时钟信号为1HZ，若大于或小于1HZ，则会使时间间隔大于或小于1秒。 方案二：本方案采用动态扫描来进行译码显示，这种方法可以只对一个数码管的引脚进行设置，这样可以节省能源。此种方案需要用两个时钟信号，第一个时钟信号要为1HZ，和方案一相同。但第二个时钟要远远大于时钟一，因为动态扫描利用了人的视觉停留原理，从而造成两个一起亮的假象。 通过方案的对比，我选择了方案一进行设计，但方案二在本报告的后面也给出了设计的源代码，这里着重进行方案一的设计实现。 四、EDA设计及仿真 1、倒计时源程序 通过设计，以下给出方案一及方案二的源程序。 方案一： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY CNT30 IS 令设计的实体名为CNT30 PORT ( CLK,CLR: IN STD_LOGIC; 输入时钟信号、清零信号 RST,ENB : IN STD_LOGIC; 复位、开始/暂停输入端 WARN: OUT STD_LOGIC; 报警信号输出端 S1,S0 : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));--译码输出