小型数字系统---运动码表

小型数字系统—运动码表

运动码表设计

  • 小型数字系统---运动码表
    • 一,实验目的
    • 二,实验内容
    • 三,实验步骤
    • 四,测试结果

一,实验目的

熟悉数字系统基本特征及设计方法,熟练掌握数字系统设计基本流程,利用Logisim构建运动码表数据通路和控制逻辑,最终完成整个码表功能的设计。

二,实验内容

设计电路并使用Logisim软件进行虚拟仿真,具体内容及要求如下:
输入:4个按钮。
输出:4个7段数码管显示数字。
具体功能:
(1)当按下Start时,计时器清零,重新开始计时;
(2)当按下Stop时,计时器停止计时,显示计时数据;
(3)当按下Store时,若当前计时数据小于系统记录,则更新系统记录,并显示当前计时数据;否则不更新系统记录,但显示系统记录。
(4)当按下Reset时,复位,计时=0.00, 系统记录=99.99。

小型数字系统---运动码表_第1张图片

三,实验步骤

1)设计码表功能部件,如计数器、16位寄存器、数码管显示、比较器、2路选择器等,可使用之前实验的电路封装。各功能部件的控制信号及输入输出如下表。TM-En和TM-Rst分别为计时器使能端和清零端(复位端)。SD-En为寄存器使能端。
小型数字系统---运动码表_第2张图片
2)构建功能部件之间的数据通路,明确功能部件之间的输入、输出和具体连线。其中主要功能部件的数据输入和数据来源如下表。TM.Q和SD.Q分别为计时器输出和寄存器输出。SD-sel和DP-Sel为选择控制信号。NewRecord为根据比较器的比较结果产生的状态信号,可以反馈给控制器作为输入。
设计码表控制器
这里便用到了数电中“时序电路设计”的知识,时序电路中的组合逻辑部分,可拆分为“状态转换电路”和“输出转换电路”两部分。

状态 编码 功能
复位 000 清除寄存器记录,默认恢复9999
清零 001 计时器复位
计数 011 计时器计数
暂停 010 暂停计时
存储 110 寄存器存入新数据
显示 100 显示寄存器中的内容

画出各个对应的状态转换图,输入excel中生成逻辑表达式,自动生成电路图:
小型数字系统---运动码表_第3张图片
然后进行生成输出函数
小型数字系统---运动码表_第4张图片

状态 编码 控制输出
复位 000 DP-Sel=1,SDEN=1
清零 001 TM-RESET=1
计数 011 TM-EN=1
暂停 010 全部为0
存储 110 SPSEL=1,SDEN=1,DP-SEL=1
显示 100 SD-SEL=1,DPSEL=1

3)构建码表控制器,明确码表使用中的状态数,构建状态图,再构建状态转换表和输出函数逻辑。其中外部控制输入信号包括Start, Stop, Reset, Store,内部控制信号为TM-EN, TM-Reset, SD-EN, SD-SEL, DP-SEL。NewRecord为状态输出信号。

码表控制线路
小型数字系统---运动码表_第5张图片
最终,运动码表的总线路
小型数字系统---运动码表_第6张图片

四,测试结果

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