数字钟设计-硬件课程设计

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1、东 北 石 油 大 学课 程 设 计2009 年 7 月 10 日课 程 硬件课程设计 题 目 数字钟设计 院 系 计算机与信息技术学院 专业班级 学生姓名 学生学号 1 指导教师 东北石油大学课程设计任务书课程 硬件课程设计题目 数字钟设计专业 计算机 姓名 学号 主要内容、基本要求等一、主要内容：利用 EL 教学实验箱、微机和 Quartus软件系统，使用 VHDL 语言输入方法设计数字钟。可以利用层次设计方法和 VHDL 语言，完成硬件设计设计和仿真。最后在 EL 教学实验箱中实现。二、基本要求：1.具有时，分，秒，计数显示功能，以 24 小时循环计时。2.具有清零功能。三、扩展要求1.

2、调节小时、分钟功能。 2.整点报时功能，整点报时的同时 LED 灯花样显示。按照规范写出论文，要求字数在 4000 字以上，并进行答辩。论文内容包括概述（学习、调研、分析、设计的内容摘要） 、EDA 技术的现状和发展趋势、对 EL教学实验箱和 Quartus软件的掌握程度、数字钟的设计过程（包括原理图或程序设计、编译、仿真分析、硬件测试的全过程） ，论文中含有原理图、程序、仿真波形图及其分析报告。完成期限 2 周 指导教师 专业负责人 2012 年 6 月 10 日东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称 硬件课程设计题目名称 数字钟设计学生姓名 学号序号 评价项目 指 标（优秀） 满分 评分1

3、 选题难度选题难度较高，或者对原题目进行了相当程度的改进。102工作量、工作态度和出勤率工作量饱满，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。103 课程设计质量按期圆满的完成了规定的任务，方案设计合理，思考问题全面，系统功能完善。404 报告质量问题论述思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。305 回答问题在进行课程设计程序系统检查时，能正确回答指导教师所提出的问题。106 创新（加分项）工作中有创新意识，对前人工作有改进或有应用价值。在进行系统检查时能对创新性进行说明，并在报告中有相应的论述。+5总分评语：指导教师： 梁吉胜 2012 年 6 月 10 日

4、摘 要本文介绍了利用 EDA-V 硬件系统和微机上的 Quartus7.2-II 等软件系统。VHDL 的英文全名是 Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,诞生于 1982 年。1987 年底，VHDL 被 IEEE 和美国国防部确认为标准硬件描述语言 。自 IEEE 公布了 VHDL 的标准版本，IEEE-1076（简称 87 版）之后，各 EDA 公司相继推出了自己的 VHDL 设计环境，或宣布自己的设计工具可以和 VHDL 接口。此后 VHDL 在电子设计领域得到了广泛的接受，并逐步取代了原有的非标

5、准的硬件描述语言。有专家认为，在新的世纪中，VHDL于 Verilog 语言将承担起大部分的数字系统设计任务。本文设计主要利用 VHDL 语言在 EDA 平台上设计一个电子数字钟，它的计时周期为 24 小时，显示满刻度为 23 时 59 分 59 秒，另外还具有校时功能和闹钟功能。总的程序由几个各具不同功能的单元模块程序拼接而成，其中包括分频程序模块、时分秒计数和设置程序模块、比较器程序模块、三输入数据选择器程序模块、译码显示程序模块和拼接程序模块。并且使用 Quartus7.2-II 软件进行电路波形仿真，下载到 EDA 实验箱进行验证。关键词： EDA（电子设计自动化） ；VHDL（硬件描

6、述语言） ，数字钟。目录第 1 章 概 述 .11.1 EDA 的 概 念 .11.2 EDA 的 工 作 平 台 .21.3 EDA 的发展趋势 4第 2 章 数字钟设计的系统分析 .62.1 设 计 目 的 .62.2 功 能 说 明 .62.3 实 验 原 理 .62.4 系 统 硬 件 .6第 3 章 数字钟的底层电路设计 .83.1 设 计 规 划 .83.2 设 计 说 明 .83.3 底 层 电 路 程 序 .9第 4 章 数字钟的顶层文件设计 .184.1 设 计 说 明 .184.2 顶 层 文 件 程 序 .18第 5 章 数字钟设计的测试与运行 .215.1 数 字 钟

7、的 调试 .215.2 数 字 钟 的 适 配 与 测 试 .24结 论 .26参考文献 .27东北石油大学本科生课程设计（论文）1第 1 章 概 述1.1 EDA 的概念EDA 是电子设计自动化 Electronic Design Automation 的缩写。EDA 技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计电子系统到硬件系统的一门新技术。可以实现逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化，逻辑布局布线、逻辑仿真。完成对于特定目标芯片的适

8、配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。1.1.1EDA 技术及应用电子设计技术的核心就是 EDA 技术，EDA 是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子 CAD 通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即 IC 设计、电子电路设计和 PCB 设计。EDA 技术已有 30 年的发展历程，大致可分为三个阶段。70 年代为计算机辅助设计（CAD）阶段，人们开始用计算机辅助进行 IC 版图编辑、PCB 布局布线，取代了手工操作。80 年代为计算机辅助工程（CAE）阶段。与 CAD 相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，

9、又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。CAE 的主要功能是：原理图输人，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB 后分析。90 年代为电子系统设计自动化（EDA）阶段 3。EDA 技术 发展迅猛，逐渐在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。在教学方面：几乎所有理工科(特别是电子信息)类的高校都开设了EDA 课程。主要是让学生了解 EDA 的基本原理和基本概念、鳞握用佃 L 描述系统逻辑的方法、使用扔 A 工具进行电子电路课程的模拟仿真实验并在作毕业设计时从事简单电子系统的设计，为今后工作打下基础。具有代表性的是全国每两年举办一次大学生电子设计竞赛活动。在科研方面：主要利用电路仿真工具(EwB东北石油大学本科生课程设计（论文）2或 PSPICE、 VLOL 等)进行电路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品调试；将 O)LI) FPGA 器件的开发应用到仪器设备中。例如在 CDMA 无线通信系统中，所有移动手机和无线基站都工作在相同的频谱，为区别不同的呼叫，每个手机有一个唯一的码序列，CDMA 基站必须能判别这些不同观点的码序列才能分辨出不同的传呼进程；这一判别是通过匹配滤