PAGEPAGE10EDA課程設(shè)計報告書數(shù)字鐘設(shè)計設(shè)計者:指導(dǎo)老師：學(xué)號：專業(yè)班級：XXXXXXXXX學(xué)院201X.X.XX目錄摘要，關(guān)鍵字………3正文…………………32.1設(shè)計任務(wù)及要求……………………32.2方案選擇與論證……………………32.3方案的原理框圖及其說明……………42.4硬件選擇……………42.5系統(tǒng)設(shè)計詳述………42.6系統(tǒng)仿真及分析……………………62.7下載測試及分析……………………92.8收獲體會、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見等…………103.參考文獻(xiàn)……………10VHDL語言實現(xiàn)數(shù)字電子鐘的設(shè)計作者：xxx指導(dǎo)老師：xxx（xx大學(xué)xxxx學(xué)院xxxxxxx）［摘要］：隨著基于PLD的EDA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大與深入，EDA技術(shù)在電子信息、通信、自動控制及計算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域的重要性日益突出。本文詳細(xì)介紹EDA課程設(shè)計任務(wù)——數(shù)字鐘的設(shè)計的詳細(xì)設(shè)計過程及結(jié)果，并總結(jié)出心得體會。［關(guān)鍵字］：EDA技術(shù)；VHDL語言；數(shù)字鐘EDA技術(shù)作為現(xiàn)代電子設(shè)計技術(shù)的核心，它依賴強(qiáng)大的計算機(jī)，在EDA工具軟件平臺上，對以硬件描述語言HDL為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設(shè)計文件，自動地完成邏輯編譯、邏輯簡化、邏輯分割、邏輯綜合，以及邏輯優(yōu)化和仿真測試，直至實現(xiàn)既定的電子線路系統(tǒng)功能。筆者詳細(xì)介紹在QUARTUSII軟件環(huán)境下開發(fā)基于VHDL語言數(shù)字鐘的設(shè)計。1.設(shè)計任務(wù)及要求1、設(shè)計內(nèi)容選用合適的可編程邏輯器件及外圍電子元器件，設(shè)計一個數(shù)字電子鐘，利用EDA軟件（QUARTUSⅡ）進(jìn)行編譯及仿真，設(shè)計輸入可采用VHDL硬件描述語言輸入法和原理圖輸入法，并下載到EDA實驗開發(fā)系統(tǒng)，連接外圍電路，完成實際測試。2、設(shè)計要求（1）具有時、分、秒計數(shù)顯示功能。（2）具有清零的功能，且能夠?qū)τ嫊r系統(tǒng)的小時、分鐘進(jìn)行調(diào)整。（3）小時為十二小時制。2.方案選擇與論證數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計采用自頂向下、由粗到細(xì),逐步分解的設(shè)計方法,最頂層電路是指系統(tǒng)的整體要求,最下層是具體的邏輯電路的實現(xiàn)。自頂向下的設(shè)計方法將一個復(fù)雜的系統(tǒng)逐漸分解成若干功能模塊,從而進(jìn)行設(shè)計描述,并且應(yīng)用EDA軟件平臺自動完成各功能模塊的邏輯綜合與優(yōu)化,門級電路的布局,再下載到硬件中實現(xiàn)設(shè)計。因此對于數(shù)字鐘來說首先是時分秒的計數(shù)功能，然后能顯示，附帶功能是清零、調(diào)整時分。通過參考EDA課程設(shè)計指導(dǎo)書，有以下方案：作為頂層文件有輸入端口：時鐘信號，清零按鍵，調(diào)時按鍵，調(diào)分按鍵；輸出端口有：用于接數(shù)碼管的八段碼輸出口，掃描用于顯示的六個數(shù)碼管的輸出口。底層文件分為：eq\o\ac(○,1)時間計數(shù)模塊。分秒計數(shù)模塊計數(shù)為60計數(shù)，時計數(shù)模塊為12計數(shù)。eq\o\ac(○,2)顯示模塊。顯示模塊由一個六進(jìn)制計數(shù)器模塊和一個七段譯碼器組成。六進(jìn)制計數(shù)器為六選一選擇器的選擇判斷端提供輸入信號,六選一選擇器的選擇輸出端分別接秒個位、秒十位、分個位、分十位和時個位、時十位的選通位用來完成動態(tài)掃描顯示，同時依次輸出秒個位、秒十位、分個位、分十位和時個位、時十位數(shù)向給譯碼模塊。eq\o\ac(○,3)報警模塊（為指導(dǎo)書自帶）。當(dāng)時間到整點時就報時。輸入有時分秒計數(shù)，時鐘脈沖。3．方案的原理框圖及其說明秒計數(shù)秒計數(shù)分計數(shù)時計數(shù)送數(shù)及六選一選擇器整點報警數(shù)碼管秒脈沖分脈沖時脈沖秒脈沖時計數(shù)秒計數(shù)分計數(shù)譯碼傳數(shù)掃描揚(yáng)聲器以上為方案原理圖，秒計數(shù)、分計數(shù)模塊為60計數(shù)，計滿后分別產(chǎn)生分脈沖、時脈沖，用于分計數(shù)、時計數(shù)。各計數(shù)器同時將計數(shù)值送報時模塊和送數(shù)及六選一選擇器模塊。送數(shù)及六選一選擇器模塊依次將秒分時數(shù)送往譯碼模塊譯碼，同時產(chǎn)生掃描信號用于數(shù)碼管掃描顯示。整點報警在整點時刻將秒脈沖信號送揚(yáng)聲器聲音報警。4.硬件選擇本次選用cyclone系列EP1C3T144C8芯片。外部需接2個不同頻率的時鐘信號，及幾個上升沿按鍵，并接揚(yáng)聲器和不許譯碼器的數(shù)碼管。以上均由EDA試驗箱提供。5．系統(tǒng)設(shè)計詳述整個系統(tǒng)的構(gòu)成如下圖所示。其中輸入端口有：clk1——用于送數(shù)及六選一選擇器和整點報警的時序脈沖；Stop——用于整點報時的停止控制；clk——作為秒脈沖和整點報警的信聲音號；reset——用于各個模塊復(fù)位；setmin——調(diào)整分鐘，接按鍵；sethour——調(diào)整小時，接按鍵；輸出端口：speak——接揚(yáng)聲器，用于報時；led——接數(shù)碼管，送字型碼；dp——接數(shù)碼管的小數(shù)點為，隔開時分秒位；sel——位選掃描信號輸出口，接數(shù)碼管位選接口；SSecond模塊為秒計數(shù)模塊。Clk作為秒脈沖，reset復(fù)位，setmin用于調(diào)整分鐘，接按鍵，enmin是當(dāng)秒計數(shù)記到59后產(chǎn)生分脈沖，秒計數(shù)重新從0開始計數(shù)。Daout為秒計數(shù)。秒計數(shù)模塊秒計數(shù)模塊分計數(shù)模塊Minute模塊為分計數(shù)模塊。分計數(shù)模塊Minute模塊為分計數(shù)模塊。Clk作為分脈沖，接second模塊的enmin,reset用于復(fù)位，sethour用于調(diào)整小時，接按鍵，enhour是當(dāng)分計數(shù)記到59后產(chǎn)生時脈沖，分計數(shù)重新從0開始計數(shù)。Daout為分計數(shù)。HHour模塊為時計數(shù)模塊，clk為時脈沖，接minute模塊的enhour，reset復(fù)位，daout為時計數(shù)。時計數(shù)模塊時計數(shù)模塊Settime模塊為送數(shù)及六選一選擇器，clk作為其時序脈沖，reset用于復(fù)位，sec接second模塊的daout端，秒計數(shù)輸入端；min接minute模塊的daout端，分計數(shù)輸入端，hour接hour模塊的daout端，時計數(shù)的輸入端。Daout用于分別輸出秒個位，秒十位，分個位，分十位，時個位，時十位，送到deled譯碼；sel輸出掃描信號，六選一多路選擇，dp輸出小數(shù)位給數(shù)碼管小數(shù)位，用于隔開時分秒位。Settime模塊為送數(shù)及六選一選擇器，clk作為其時序脈沖，reset用于復(fù)位，sec接second模塊的daout端，秒計數(shù)輸入端；min接minute模塊的daout端，分計數(shù)輸入端，hour接hour模塊的daout端，時計數(shù)的輸入端。Daout用于分別輸出秒個位，秒十位，分個位，分十位，時個位，時十位，送到deled譯碼；sel輸出掃描信號，六選一多路選擇，dp輸出小數(shù)位給數(shù)碼管小數(shù)位，用于隔開時分秒位。報時模塊Alert模塊為整點報時模塊。其中clk1用于在其上升沿判斷是否為整點時刻，若是則加clk秒脈沖從speak端口輸出到揚(yáng)聲器作為聲音信號，報時10秒。Stop為停止報時控制，接按鍵，按動按鍵時若在報時則報時停止。Reset復(fù)位端。dainsh和dianm分別接分計數(shù)和秒計數(shù)，用于判斷整點和報時。送數(shù)及六選一選擇器送數(shù)及六選一選擇器譯碼模塊D譯碼模塊Deled用于譯碼顯示。Num用于接收settime模塊daout端送來的數(shù)，經(jīng)譯碼生成七段碼從led輸出接數(shù)碼管的七段碼輸入口。6．系統(tǒng)仿真及分析1.各模塊仿真及分析。eq\o\ac(○,1)Second模塊從仿真圖形上來看，daout從0加到59后enmin有進(jìn)位，setmin有脈沖時，enmin也會出現(xiàn)脈沖，說明秒計數(shù)，分調(diào)整，分脈沖都是正確的。eq\o\ac(○,2)minute模塊從仿真圖形上來看，daout從0加到59后enhour有進(jìn)位，說明分計數(shù)，時脈沖都是正確的。eq\o\ac(○,3)hour模塊從仿真圖看，daout從0加到B即0到11后重新從0開始加，說明十二小時計數(shù)正確。eq\o\ac(○,4)settime模塊從仿真波形看，sec、min、hour分別設(shè)置數(shù)為09、08、1時，daout也依次輸出0、9、0、8、0、1，將時分秒的每一位輸出，同時sel輸出正確掃描信號，dp小數(shù)點輸出也正確。eq\o\ac(○,5)alert模塊從仿真波形來看，當(dāng)stop=0和damin=0時，可看出speak有脈沖輸出，stop=1停止。說明報時是正確的。eq\o\ac(○,6)deled模塊從仿真波形來看，num輸入0~9，而led分別輸出相應(yīng)正確字型碼。7.下載測試及分析下載測試后的效果如下圖所示，按復(fù)位鍵后數(shù)碼管顯示0時0分0秒開始計數(shù)，分秒時計數(shù)都正確。按動調(diào)分鍵或調(diào)小時鍵后，分位或小時位開始自加，再按鍵后停止。當(dāng)時間到整點時會有十秒報時，按動停止鍵停止報時，不按此鍵時自動到十秒后停止報時。設(shè)計結(jié)果達(dá)到要求。8.收獲體會、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見等。此次設(shè)計雖然指導(dǎo)書上有參考程序，但經(jīng)本組同學(xué)仿真后仿真波形與理論值差別很大，因而遇到很大困難，使進(jìn)度大大減慢。“梅花香自苦寒來，寶劍鋒從磨礪出”，經(jīng)過本組同學(xué)齊心協(xié)力，我們從程序發(fā)現(xiàn)分秒時計數(shù)上出了問題。參考程序分秒時計數(shù)采用十六進(jìn)制表示，即用BCD碼來表示計數(shù)值，便于后面譯碼輸出。但不足是在計數(shù)時，加一運算時按十六進(jìn)制來計算，本來控制加到59或11（均采用BCD碼表示），實際上計數(shù)超過60或12.，是問題根本所在。認(rèn)識到這一方面，本人通過將所有計數(shù)值數(shù)據(jù)類型改為整型，并在其它方面做了較大改進(jìn)。經(jīng)過全組成員努力和老師的認(rèn)真指導(dǎo)，多次仿真結(jié)果正確，硬件測試顯示正確。報時模塊起先報時時間不準(zhǔn)，經(jīng)最后修改也正確報