文档介绍：第11章数字系统设计实例
数字系统设计的描述方法
数字系统设计实例
数字系统设计的描述方法
方框图
①提高了系统结构的可读性和清晰度。
②容易进行结构化系统设计。
③便于对系统进行修改和补充。
④为设计者和用户之间提供了交流的手段和基础
方框图描述法是在矩形框内用文字、表达式、符号或图形来表示系统的各个子系统或模块的名称和主要功能。矩形框之间用带箭头的线段相连接,表示各子系统或模块之间数据流或控制流的信息通道。图上的一条连线可表示实际电路间的一条或多条连接线,连线旁的文字或符号可以表示主要信息通道的名称、功能或信息类型。箭头指示了信息的传输方向。方框图是系统设计的初步,其设计是一个自顶向下、逐步细化的过程。
【例 11-1】设计一个数据采集系统方框图。
解:
①根据题意先画出系统的粗框图如图11-1(a)所示。该框图定义和描述了系统从输入到输出的基本功能模块和实现的一般过程。
②在对系统的数据和控制信息进行分析和定义后将系统框图作进一步的分解和细化。图 11-1(b)为第一步的分解图。
③系统框图中的输入、输出只是一般意义的输入和输出, 输入信号在A/D转换前一般要进行放大或衰减处理,输出的方式根据要求可以是显示或进一步的后处理等。图11-1(c)为输入、输出进一步明确后的方框图。
图 11-1 数据采集系统框图
时序图
【例11-2】用时序图描述数据采集系统控制数据写入、读出存储器的时间关系。
解: 该系统存储器的数据写入、读出的时序主要由控制功能模块产生,写入存储器的数据由A/D转换器提供,其时间顺序如下:
首先给A/D发出启动命令START。 START为高电平有效, 当START下降沿来到时开始进行A/D转换。
EOC为A/D转换器的转换结束信号,输出高电平有效。在START上升沿后1~8 个时钟周期内,EOC变为低电平时,标志A/D正在进行转换,当A/D转换结束时,EOC由低变为高, 控制电路向A/D发出输出允许信号后,A/D转换的数据便可以送出。
存储器的写命令WR为低电平有效,当控制电路向存储器发出写命令WR后,便可以将A/D送出的数据写入存储器。
存储器写完数据后,控制电路再向存储器发RD读出命令。当RD为低电平有效时,便可以从存储器读出数据。
图 11-2 例11-2工作时序图
数字系统设计实例
定时电路的设计
【例 11-3 】设计定时电路,要求该电路实现以下功能:
(1) 可任意设置定时的小时、分。
(2) 数码管显示减计数过程的时间,可显示小时、分、秒。
(3) 定时结束报警。
解:
①定时电路的方框图描述。根据定时电路的设计要求, 我们把该电路的工作过程分为三步进行:首先设置需要定时的时间;然后启动定时计数器开始计时,计时采用倒计时的方式工作,同时显示倒计时的时间;最后当定时结束时产生报警信号,用发光二极管指示定时结束。
图 11-3 定时电路框图
②系统组成及基本原理。定时电路原理图如图11-4 所示,该电路由振荡器、计数器、时间显示、定时控制、定时时间设置几个部分组成。
· 定时时间设置。时间设置电路可实现小时和分的设置。由于采用减计数方式,设置的时间就是需要的定时时间。小时的设置通过直接置A7、A8两计数器的数据置数端D12~D7。因为一天只有24小时,小时的最高位只为 2,因此A7计数器的C、D端接地。如需要更长的定时时间,对C、 D端置数即可。