排队电路的EDA课程设计报告

华东交通大学华东交通大学电气与电子工程学院EDA语言与VHDL课程设计报告课题名称：排队电路姓名：学号：专业班级：系（院）：电气与电子工程学院指导老师：设计时间：2012年12月24日设计地点：三楼电子测控实验室华东交通大学第0页共22页目录一：排队电路分析..................................................11、电路要求................................................................................................................................12、排队电路的分布....................................................................................................................13、VHDL程序模块描述.........................................................................................................3①进程p1...........................................................................................................................3②进程p2...........................................................................................................................5③进程p3...........................................................................................................................5④进程p4...........................................................................................................................5⑤进程p5...........................................................................................................................6⑥进程p6...........................................................................................................................6⑦进程p7...........................................................................................................................6⑧进程p8...........................................................................................................................8二：波形仿真图............................................................................................................8（一）波形仿真图设置............................................................................................................8（一）Waiter=1的波形图........................................................................................................8（二）Waiter=0的波形图........................................................................................................8（三）管脚绑定........................................................................................................................9三：下载到单片机实验箱上的实验现象.................................................................9四：课设收获与体会............................................................................................................10参考文献..................................................................................................11附录..........................................................................................................12华东交通大学第1页共22页一：排队电路分析1、电路要求单窗口排队机电路，给每个新来者编号，并计算队伍长度。（1）进队、离队两个信号作为输入，当前服务号码和队长各由4个数码管显示；（2）初始时队长0，进队号码由1顺序递增，输出编号；（3）有人入队，长度加，有人离队长度减；（4）工作时钟适当即可；（5）完成全部流程：设计规范文档、模块设计、代码输入、功能仿真、约束与综合、布局布线、时序仿真、下载验证等。2、排队电路的分布实现排队电路系统的硬件电路主要由按键输入单元、可编程逻辑器件控制单元、数码管输出显示单元、晶体振荡器及电源单元等外围电路构成，如图1所示。程序结果如下图：其中，按键输入单元完成指令的输入，包括新客户区号按钮、柜台的按钮、系统复位按钮等；可编程逻辑器件控制单元是整个排队系统的核心控制单元，负责响应按键输入单元的指令，经过运算产生相关数字和控制信号送给输出显示单元；输出显示单元主要由多为数码管构成，能实现当前动态显示当前服务的号码和队伍的长度。如图二：华东交通大学第2页共22页3、VHDL程序进程描述第一部分：写入可编程逻辑器件芯片中的VHDL控制程序，其实体部分的端口定义描述如下：libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_arith.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entityordernumsysisport(rst,clk,tmpclk:instd_logic;selout:outstd_logic_vector(2downto0);waiter:inbit;selbit:outstd_logic_vector(7downto0);lednum:outstd_logic_vector(6downto0));endordernumsys;输入信号中，rst是全局复位信号，在rst=1的时候，所有显示和计数被清零；clk是全局时钟；waiter是柜台能服务的按键信号，waiter=1时，就代表柜台可以为已经取号的客户进行服务。输出信号中：selout是由三位选择哪一个数码管。Selbit是从1到8分别代表数码管，控制数码管位选信号，用来控制哪位数码管发光，低电平有效；lednum是控制数码管段选信号，控制数码管显示的具体内容，高电平有效。第二部分：为了计算各显示单元的值，还需定义如下的一些信号量：Signalnewcustom_ll,newcustom_lh,newcustom_hl,newcustom_hh:std_logic_vector(3downto0);Signalwaitcustom_ll,waitcustom_lh,waitcustom_hl,waitcustom_hh:std_logic_vector(3downto0);Signalcurcustom_ll,curcustom_lh,curcustom_hl,curcustom_hh:std_logic_vector(3downto0);Signallength_ll,length_lh,length_hl,length_hh:std_logic_vector(3downto0);Signaltmpbcdnum:std_logic_vector(3downto0);Signalcnt4:integerrange0to10;Signalsel:std_logic_vector(2downto0);Signalcnt10:std_logic_vector(1downto0);Signaltmpclk:std_logic;其中：华东交通大学第3页共22页①newcustom用来存放新来客户取号时分配的编号的：newcustom_ll是个位，newcustom_lh是十位，newcustom_hl是百位，newcustom_hh是千位；②waitcustom用来存放等待人数的编号的：waitcustom_ll是waitcustom中的个位，waitcustom_lh是waitcustom中的十位，waitcustom_hl是waitcustom中的百位，waitcustom_hh是waitcustom中的千位；③curcustom是用来存放当前接受服务的客户的编号：curcustom_ll是curcustom中的个位，curcustom_lh是curcustom中的十位，curcustom_hl是curcustom中的百位，curcustom_hh是curcustom中的千位；④length是用来存放现在队伍长度的：length_ll是length中的个位，length_lh是length中的十位，length_hl是length中的百位，length_hh是length中的千位；⑤tmpbcdnum用来临时存放4位二进制数据；⑥cnt4代表的是那8个七段数码管；⑦sel代表的是3个选通信号；⑧cnt10与tmpclk是时钟分频信号；第三部分：结构体部分内部还有八个进程：P1新客户取号时，号码的变化以及等待的人数的变化；P2柜台当前服务的号码（curcustom）的计算；P3随着时钟上升沿的到来，来控制8个七段数码管的显示；P4sel的三个选通信号来控制8个七段数码管；P5二倍分频电路，设定十进制计数器cnt10来使clk分频成tmpclk；P6队长的计算：length=newcustom—curcustom（即：新取号的客人号码—正在服务的客人的号码）；P7将cnt4与数码管连接起来，设定哪一个数码管显示哪一个数据；P8七段数码管ABCDEFG的四位二进制数的设定；4、程序中各进程的详细分析进程P1：排队人数的变