数字电子技术基础EDA大作业2终结报告(2016秋)

EDA大作业二终结报告

█████████████一、预习报告

二、阐述设计思路

1、键盘读入模块

键盘读入模块的作用是向下一模块（控制模块）传递按键是否按下以及按键值为多少。根据矩阵键盘的原理，检测行线上的电平值，可以判断矩阵键盘中有无按键按下。当检测到有按键被按下之后，对列线的电平值进行跑马灯式扫描（S1、S2、S3、S4状态，分别指扫描第1、2、3、4列的信号），若检测到某列有低电平则（进入S5状态）可以由当前的行线电平值和列线电平值确定所按键的值。对于长按键的设计，当检测到有按键时进入S5状态（有按键按下的状态），检测到按键还在被按下状态（行线电平值不为1111）的话，则不进行下一次扫描，直到检测到按键被松开（行线电平值为1111）时，进行下一次扫描（进入S0状态）。对于按键防抖的设计，当检测到行线电平值不为1111时，进入S1、S2、S3、S4状态时都再一次进行行线电平值的判断，如果此时行线电平值没有回到1111，则可以认定这次按键是有效的；若此时检测到行线电平值回到1111，则可以认定这是一个抖动，然后回到S0状态。对于是否有按键按下的输出（key_ready），定义中间变量flag1、flag2、flag3以及按键按下标志flag，flag1是flag的延时，flag2是flag的上升沿检测结果，flag3是flag2的延时，flag2在有按键输出的时候只保持一个时钟周期，由于采用非阻塞式赋值，在有按键按下时flag3会产生一个时钟周期的高电平，作为有按键按下的标志（也可以直接以key_busy作为下一级输入，不过要取key_busy得下降沿，不符合同步电路的设计要求）。

键盘读入模块状态机示意图

2、控制模块

控制模块的作用是根据键盘读入模块读入的值进行处理，向显示模块传递要在数码管上显示的数字。状态转化图如下。

若电路处于state_start状态，则数码管全灭，此时令num32（第3、2数码管显示的数字，即金钱）为21，num10（第1、0数码管显示的数字，即时间）为41（因为对于num32（num10）来说，0到20（40）的数字都在数码管有对应显示，所以选用21、41这两个无关数字作为全灭状态的输出，使数码管处于全灭状态，具体实现见显示模块），数码管全灭。当检测到按键按下信号flag为1且现在输入值为13（1101）时，进入state_ready状态，令num32、num10均为0。

电路处于state_ready状态时，num10肯定为num32的2倍，故只需考虑num32。当检测到按键按下信号flag为1且现在输入值为小于等于9（即为数字）时，判断此时的num32：若num32为0或1，则修改num32的值位原num32的值乘10加现在读入的数值；若num32已经大于10，则num32为20。当检测到按键按下信号flag为1且现在输入值为14（清零）时，令num32为0，实现清零。当检测到按键按下信号flag为1且现在输入值为15（倒计时）时，进入state_count（倒计时）状态。在这个过程中，有中间变量count一直在进行计数，每当检测到有按键按下时，count清零，当count为500000000（即10s时间）时，表明十秒内无操作，如果此时num32为0（已经有数据输入时不会回到初始状态），则进入state_start状态。

电路处于state_count（倒计时）状态时，有中间变量count进行计数，每当count为50000000时（1s时间）时，如果num10>1，则num10减一，保持倒计时状态；否则num32、num10清零，进入state_ready状态。

3、数码管显示模块

数码管显示模块的输入为两个数字num32、num10，分别表示金钱和时间。对于两个数字处理方法是一样的，根据大小范围判断十位显示（数码管3和数码管1），根据模十取值判断个位显示（数码管2和数码管0）。另外此模块将输入CLK信号分频为一个500Hz的时钟信号CLK2，用于选通各个数码管（状态S1、S2、S3、S4不断扫描，不同状态有对应数码管的显示取值）。

三、顶层电路图，并说明其中各模块电路的功能。

左侧模块为键盘读入模块，作用是向下一模块（控制模块）传递按键是否按下以及按键值为多少；中间为控制模块，作用是根据键盘读入模块读入的值进行处理，向显示模块传递要在数码管上显示的数字；右侧位显示模块，作用是对输入的金钱时间进行对应的显示。

四、验收步骤中的仿真波形图及其分析说明。

控制模块仿真图如上（为显示完整，时间尺度与功能要求不一致），可以看到，初始状态时分别显示21、41（全灭），按键13（开始）后进入state_ready状态，分别显示0、0，按键4、7后，分别显示20、40，按键14（清零）后，分别显示0、0，按键1、2后显示12、24，按键15（倒计时）后，金额12不变，时间24开始倒计时，倒计时为0后一段时间无响应，显示21、41（全灭）。

键盘读入模块仿真图如上。可以看到当长按键时，按键按下标志只产生一次脉冲，即认为是一次按键，满足要求。当产生抖动时，其会在输入稳定后产生标志脉冲，以达到防抖的目的。

五、设计和调试中遇到的问题及解决方法。

（这部分我怎么可能传上来呢）