小型数字系统---运动码表

小型数字系统—运动码表

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。

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。

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：

然后进行生成输出函数

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

最终，运动码表的总线路

四，测试结果