BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN : THIẾT KẾ TỔNG HỢP HỆ THỐNG SỐ

Đề tài : Thiết kế mạch đếm sản phẩm

GV hướng dẫn : TS.Nguyễn Hoàng Dũng

Nhóm SV thực hiện: 1.Bùi Xuân Quyết           20092165     dt09-k54

  2.Nguyễn Thanh Tuấn    20093008      dt09-k54  3.Nguyễn Danh Dũng     20090532      dt09-k54

I.Yêu cầu thiết kế mạch.

Thiết kế mạch đếm hiển thị trên 2 led 7 thanh trên Kit DE1 sử dụng ngôn ngữ mô tả phần cứng Verilog.

-Mạch có các nút bấm:

“up” : nhấn “up” sản phẩm tăng 1 đơn vị.

“down”: nhấn “down” sản phẩm giảm 1 đơn vị.

”reset”: nhấn “reset” sản phẩm trở về 0.

Các yêu cầu khác:

-Mạch về “0” nhấn “down” sẽ giữ nguyên trạng thái.

-Mạch về “99” nhấn “up” sẽ giữ nguyên trạng thái.

-Khi thực hiện thành công trên Kit DE1 chuyển đầu vào nút “up” bằng hệ thống thu-phát hồng ngoại.

II.Sơ đồ khối.

Mạch được thực hiện trên Kit DE1 nên sơ đồ khối chỉ thể hiện các khối thiết kế bằng Verilog.

Sơ đồ khối:

Thi t k t ng h p h th ng sế ế ổ ợ ệ ố ố Page 1

Chức năng các khối được thiết kế:

-Khối “chia tần” : Chia tần số từ 50MHz xuống tần số thấp khoảng 20Hz.

-Khối “led đơn vị” : đếm hàng đơn vị của mạch, cung cấp tín hiệu enable up(enable down) cho led chục.

-Khối “led chục” : đếm hàng chục của mạch đếm.

-Khối giải mã : giải mã tín hiệu sang led 7 thanh để hiển thị trên Kit DE1.

III.Sơ đồ trạng thái.

Sơ đồ trạng thái khối led đơn vị

Trong đó:

Tín hiệu đầu vào:

u-tín hiệu “up”

d-tín hiệu “down”

z-tín hiệu báo led chục ở trạng thái 0

Thi t k t ng h p h th ng sế ế ổ ợ ệ ố ố Page 2

f-tín hiệu báo led chục ở trạng thái 9

Tín hiệu đầu ra:

y-đầu ra được mã hóa để hiển thị led đơn vị

e_d-đầu ra cho phép led chục nhảy trạng thái “down”

e_u-đầu ra cho phép led chục nhảy trạng thái “up”

Sơ đồ trạng thái led chục

Trong đó :

Tín hiệu vào:

Thi t k t ng h p h th ng sế ế ổ ợ ệ ố ố Page 3

u-tín hiệu “up”

e_u: tín hiệu cho phép up

d-tín hiệu “down”

e_d-tín hiệu cho phép down

Tín hiệu đầu ra:

y-đầu ra được mã hóa để hiển thị led chục

z-đầu ra báo led chục ở trạng thái 0

f-đầu ra báo led chục ở trạng thái 9

IV.Chức năng nguyên lí.

-Khối chia tần:

Chia tần số lấy từ Kit DE1 50MHz xuống tần số 20Hz-đây là tần số xung đồng bộ “clk”

+,Thực hiện chia từ 50MHz xuống 2KHz bằng biến đếm tới 24999

+,Chia tần 2KHz xuống 20Hz bằng biến đếm tới 49

Tần số đầu ra khối chia tần được sử dụng cho khối led đơn vị và khối led chục

-Khối “led đơn vị”:

Đếm hàng đơn vị

+,tăng 1khi có tín hiệu up ở trạng thái thấp và xung sườn lên clk

+,giảm 1 khi có tín hiệu down ở trạng thái thấp và xung sườn lên của clk

+,khi ở trạng thái 0 ,có tín hiệu down ở trạng thái thấp,nếu có tín hiệu báo led chục ở trạng thái 0 thì led đơn vị sẽ không nhảy trạng thái

+, khi ở trạng thái 9 ,có tín hiệu up ở trạng thái thấp,nếu có tín hiệu báo led chục ở trạng thái 9 thì led đơn vị sẽ không nhảy trạng thái

Thi t k t ng h p h th ng sế ế ổ ợ ệ ố ố Page 4

-Khối “led chục”:

Đếm led chục:

+,tăng 1khi có tín hiệu up ở trạng thái thấp ,tín hiệu cho phép up ở trạng thái cao và xung sườn lên clk

+,giảm 1 khi có tín hiệu down ở trạng thái thấp ,tín hiệu cho phép down ở trạng thái cao và xung sườn lên của clk

+,khi ở trạng thái 0,trạng thái sẽ không nhảy khi gặp tín hiệu down

+,khi ở trạng thái 9,trạng thái sẽ không nhảy khi gặp tín hiệu up

-Khối giải mã:

Giải mã tín hiệu đầu ra y từ led đơn vị và led chục hiển thị trên led 7 thanh.

V.Kiểm tra và mô phỏng.

Thực hiện test mạch và mô phỏng bằng Modelsim.

Code file test cung cấp dữ liệu để chạy mạch : Trong mô phỏng kiểm tra khối chia tần chỉ chia 8 , tần số xung clk được lấy là 500MHz để kết quả hiển thị dễ quan sát.

Bảng gán chân KIT DE1 với đầu vào “up” là nút ấn:

CLOCK_50 Input PIN_L1 2 B2_N1 PIN_L1HEX0[6] Output PIN_E2 2 B2_N1 PIN_E2HEX0[5] Output PIN_F1 2 B2_N1 PIN_F1HEX0[4] Output PIN_F2 2 B2_N1 PIN_F2HEX0[3] Output PIN_H1 2 B2_N1 PIN_H1HEX0[2] Output PIN_H2 2 B2_N1 PIN_H2HEX0[1] Output PIN_J1 2 B2_N1 PIN_J1HEX0[0] Output PIN_J2 2 B2_N1 PIN_J2HEX1[6] Output PIN_D1 2 B2_N0 PIN_D1HEX1[5] Output PIN_D2 2 B2_N0 PIN_D2HEX1[4] Output PIN_G3 2 B2_N0 PIN_G3HEX1[3] Output PIN_H4 2 B2_N0 PIN_H4HEX1[2] Output PIN_H5 2 B2_N0 PIN_H5HEX1[1] Output PIN_H6 2 B2_N0 PIN_H6HEX1[0] Output PIN_E1 2 B2_N1 PIN_E1down Input PIN_T22 6 B6_N0 PIN_T22rst Input PIN_R22 6 B6_N0 PIN_R22up Input PIN_R21 6 B6_N0 PIN_R21

Hình ảnh quá trình mô phỏng

Thi t k t ng h p h th ng sế ế ổ ợ ệ ố ố Page 5

Thi t k t ng h p h th ng sế ế ổ ợ ệ ố ố Page 6

Gán chân KIT DE1 với đầu vào “up” được lấy từ khối hồng ngoại bên ngoài thông qua chân GPIO : thay đầu vào “up” PIN_R21 bằng PIN_J22.

VI.Kết quả và đánh giá.

1.Kết quả.

-Mạch được hoàn thiện và kiểm tra thành công trên KIT DE1 với đầu vào “up” là nút bấm.

-Phần khối hồng ngoại đang được tiến hành thực hiện và kiểm tra trên KIT DE1 : tại thời điểm viết báo cáo chưa kiểm tra thành công.

2.Đánh giá.

-Ưu điểm : mạch thực hiện được yêu cầu đề bài yêu cầu.

-Nhược điểm : phần code thực hiện mạch dài cần tối thiểu code để đạt hiệu quả cao hơn.

Thi t k t ng h p h th ng sế ế ổ ợ ệ ố ố Page 7

MỤC LỤC

I.Yêu cầu thiết kế mạch…………………………………………………………………1

II.Sơ đồ khối…………………………………………………………………………….1

III.Sơ đồ trạng thái……………………………………………………………………...2

IV.Chức năng nguyên lí………………………………………………………………...4

V.Kiểm tra và mô phỏng………………………………………………………………..5

VI.Kết quả và đánh giá………………………………………………………………….7

Thi t k t ng h p h th ng sế ế ổ ợ ệ ố ố Page 8