排队电路的EDA课程设计报告

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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

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目 录

一：排 队 电 路 分 析..................................................1

1、电路要求................................................................................................................................1

2、排队电路的分布....................................................................................................................1

3、VHDL程序模块描述.........................................................................................................3 ①进程p1...........................................................................................................................3

②进程p2...........................................................................................................................5 ③进程p3...........................................................................................................................5 ④进程p4...........................................................................................................................5 ⑤进程p5...........................................................................................................................6 ⑥进程p6...........................................................................................................................6 ⑦进程p7...........................................................................................................................6 ⑧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

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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：

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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：

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity ordernumsys is

port(rst,clk,tmpclk:in std_logic;

selout:out std_logic_vector(2 downto 0); waiter:in bit;

selbit:out std_logic_vector(7 downto 0); lednum:out std_logic_vector(6 downto 0)); end ordernumsys;

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：

Signal newcustom_ll,newcustom_lh,newcustom_hl,newcustom_hh:

std_logic_vector(3 downto 0); Signal waitcustom_ll,waitcustom_lh,waitcustom_hl,waitcustom_hh: std_logic_vector(3 downto 0); Signal curcustom_ll,curcustom_lh,curcustom_hl,curcustom_hh:

std_logic_vector(3 downto 0); Signal length_ll,length_lh,length_hl,length_hh:

std_logic_vector(3 downto 0); Signal tmpbcdnum:std_logic_vector(3 downto 0); Signal cnt4:integer range 0 to 10 ;

Signal sel:std_logic_vector(2 downto 0);

Signal cnt10:std_logic_vector(1 downto 0); Signal tmpclk:std_logic; 其中：

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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； P4 sel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：排队人数的变化过程

当新客户来取号时，变量 newcustom、waitcustom的值会发生变化，其数据变化过程流程图如图三所示。客户取号时，分配给客户的编号变量自动加1，当编号超过9999时会自动回到0；同时，当前等待的人也会自动加1，当其超过9999时也回到0。

if rst='0' then newcustom四位全为0000 Waitcustom四位全为0000 elsif clk'event and clk='1' then newcustom_ll<=newcustom_ll+1; if newcustom_ll<\ then newcustom_ll<=newcustom_ll+1; elsif newcustom_lh<\ then

newcustom_lh<=newcustom_lh+1;newcustom_ll<=\ 后面与之步骤相同；直到newcustom全都加到1001.

Elsif (newcustom_ll<=\ newcustom_hl<=\ waitcustom_ll<=waitcustom_ll+1;

后面的waitcustom的与前面的newcustom的程序步骤相同，都是如此。具体步骤见后面的附录。

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