第一篇：eda課程設(shè)計(jì)
數(shù)字鐘
一、設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘，具體要求如下：
1、具有時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)顯示功能，以24小時(shí)循環(huán)計(jì)時(shí)。
2、具有清零、校時(shí)、校分功能。
3、具有整點(diǎn)蜂鳴器報(bào)時(shí)以及LED花樣顯示功能。
二、設(shè)計(jì)方案
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，數(shù)字鐘的結(jié)構(gòu)如圖8-3所示，包括：時(shí)hour、分minute、秒second計(jì)數(shù)模塊，顯示控制模塊sel_clock，七段譯碼模塊deled，報(bào)時(shí)模塊alert。
三、VHDL程序
library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
----Uncomment the following library declaration if instantiating----any Xilinx primitives in this code.--library UNISIM;
--use UNISIM.VComponents.all;
entityddz is port(rst,clk: in std_logic;hour_h: out std_logic_vector(6 downto 0);hour_l: out std_logic_vector(6 downto 0);min_h: out std_logic_vector(6 downto 0);
min_l: out std_logic_vector(6 downto 0);
sec_h: out std_logic_vector(6 downto 0);
sec_l: out std_logic_vector(6 downto 0));endddz;
architecture Behavioral of ddz is signalcnt: std_logic_vector(15 downto 0);signalsec_h_in: std_logic_vector(3 downto 0);signalsec_l_in: std_logic_vector(3 downto 0);signalmin_h_in: std_logic_vector(3 downto 0);signalmin_l_in: std_logic_vector(3 downto 0);signalhour_h_in: std_logic_vector(3 downto 0);signalhour_l_in: std_logic_vector(3 downto 0);
signalclk_s,clk_m,clk_h: std_logic;begin process(rst,clk)begin if rst='0' then
sec_h_in<=(others=>'0');
sec_l_in<=(others=>'0');
clk_m<='1';elsifclk'event and clk='1' then ifsec_l_in=9 then
sec_l_in<=“0000”;
ifsec_h_in=5 then
sec_h_in<=“0000”;
clk_m<='0';
else
sec_h_in<=sec_h_in+1;
clk_m<='1';
end if;else sec_l_in<=sec_l_in+1;
clk_m<='1';
end if;end if;end process;
process(rst,clk_m)begin if rst='0' then
--min_h_in<=(others=>'0');
min_l_in<=(others=>'0');--clk_h<='1';elsifclk_m'event and clk_m='1' then ifmin_l_in=9 then
min_l_in<=“0000”;ifmin_h_in=5 then
min_h_in<=“0000”;else min_h_in<=min_h_in+1;
clk_m<='1';
end if;else min_l_in<=min_l_in+1;
end if;end if;end process;
process(rst,clk_n)begin if rst='0' then
--hour_h_in<=(others=>'0');
hour_l_in<=(others=>'0');--clk_h<='1';elsifclk_m'event and clk_n='1' then ifhour_l_in=3 then
hour_l_in<=“0000”;ifmin_h_in=2 then
hour_h_in<=“0000”;else hour_h_in<=hour_h_in+1;
clk_n<='1';
end if;else hour_l_in<=hour_l_in+1;
end if;end if;end process;
process(sec_l_in)begin casesec_l_in is
when “0000” =>sec_l<=“0000001”;when “0001” =>sec_l<=“1001111”;when “0010” =>sec_l<=“0010010”;when “0011” =>sec_l<=“0000110”;when “0100” =>sec_l<=“1001100”;when “0101” =>sec_l<=“0100100”;when “0110” =>sec_l<=“0100000”;when “0111” =>sec_l<=“0001111”;when “1000” =>sec_l<=“0000000”;when “1001” =>sec_l<=“0000100”;when others =>sec_l<=“1111111”;end case;end process;
process(sec_h_in)begin casesec_h_in is
when “0000” =>sec_h<=“0000001”;when “0001” =>sec_h<=“1001111”;when “0010” =>sec_h<=“0010010”;when “0011” =>sec_h<=“0000110”;when “0100” =>sec_h<=“1001100”;when “0101” =>sec_h<=“0100100”;when “0110” =>sec_h<=“0100000”;when “0111” =>sec_h<=“0001111”;when “1000” =>sec_h<=“0000000”;when “1001” =>sec_h<=“0000100”;when others =>sec_h<=“1111111”;end case;end process;
process(min_l_in)begin casemin_l_in is
when “0000” =>min_l<=“0000001”;when “0001” =>min_l<=“1001111”;when “0010” =>min_l<=“0010010”;
when “0011” =>min_l<=“0000110”;when “0100” =>min_l<=“1001100”;when “0101” =>min_l<=“0100100”;when “0110” =>min_l<=“0100000”;when “0111” =>min_l<=“0001111”;when “1000” =>min_l<=“0000000”;when “1001” =>min_l<=“0000100”;when others =>min_l<=“1111111”;end case;end process;
process(min_h_in)begin casemin_h_in is
when “0000” =>min_h<=“0000001”;when “0001” =>min _h<=“1001111”;when “0010” => min _h<=“0010010”;when “0011” =>min _h<=“0000110”;when “0100” =>min _h<=“1001100”;when “0101” => min _h<=“0100100”;when “0110” =>min _h<=“0100000”;when “0111” =>min _h<=“0001111”;when “1000” =>min _h<=“0000000”;when “1001” =>min _h<=“0000100”;when others =>min _h<=“1111111”;
end case;end process;
process(hour_l_in)begin casehour_l_in is
when “0000” =>hour_l<=“0000001”;when “0001” =>hour_l<=“1001111”;when “0010” =>hour_l<=“0010010”;when “0011” =>hour_l<=“0000110”;when “0100” =>hour_l<=“1001100”;when “0101” =>hour_l<=“0100100”;when “0110” =>hour_l<=“0100000”;when “0111” =>hour_l<=“0001111”;when “1000” =>hour_l<=“0000000”;when “1001” =>hour_l<=“0000100”;when others =>hour_l<=“1111111”;end case;end process;
process(hour_h_in)begin casehour_h_in is
when “0000” =>hour_h<=“0000001”;when “0001” =>hour_h<=“1001111”;when “0010” =>hour_h<=“0010010”;when “0011” =>hour_h<=“0000110”;when “0100” => hour _h<=“1001100”;when “0101” => hour _h<=“0100100”;when “0110” => hour _h<=“0100000”;when “0111” => hour _h<=“0001111”;when “1000” => hour _h<=“0000000”;when “1001” =>hour_h<=“0000100”;when others => hour _h<=“1111111”;end case;end process;end Behavioral;
四、VHDL仿真結(jié)果
五、課程設(shè)計(jì)心得
通過這次課程設(shè)計(jì)，有效得鞏固了課本所學(xué)的知識(shí)，而且通過上機(jī)仿真不斷發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)改正，加深了我們對(duì)該課程設(shè)計(jì)的印象。這次課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加深了我對(duì)EDA的了解，使我對(duì)isp有了更深的了解，使我對(duì)應(yīng)用軟件的方法設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)有了更加濃厚的興趣。除此之外，我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，從實(shí)踐中得出結(jié)論，才能真正提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。
總之，這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了很多，對(duì)今后的生活工作用處也頗深。
第二篇：EDA 課程設(shè)計(jì)
《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化》課程設(shè)計(jì)報(bào)告
學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
題 目： 數(shù)字時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 課 程： 《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化》課程設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí)： 電信10級(jí)2 班 學(xué)生姓名： 劉星 秦玉杰 王艷艷 學(xué) 號(hào)： 1004101035 1004101036 1004101038
完成日期：2013年 12 月 27 日
摘要：
EDA（Electronic Design Automation）電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，就是以大規(guī)?？删幊唐骷樵O(shè)計(jì)載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式，通過相關(guān)的軟件，自動(dòng)完成用軟件方式設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒?。本次?shí)習(xí)利用QuartusII為設(shè)計(jì)軟件、VHDL為硬件描述語言，結(jié)合所學(xué)的數(shù)字電路的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)24時(shí)多功能數(shù)字鐘，具有正常時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)，動(dòng)態(tài)顯示，清零、快速校時(shí)校分、整點(diǎn)報(bào)時(shí)、花樣顯示等功能。利用硬件描述語言VHDL對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的各個(gè)子模塊進(jìn)行邏輯描述，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想完成頂層模塊的設(shè)計(jì)，通過軟件編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合優(yōu)化、邏輯布線、邏輯仿真，最終將設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)下載設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行硬件測(cè)試。
一、課程設(shè)計(jì)基本要求和任務(wù)
《EDA課程設(shè)計(jì)》是繼《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程后，電信專業(yè)學(xué)生在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)技能方面綜合性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練課程，是電子技術(shù)基礎(chǔ)的一個(gè)部分。1.1 目的和任務(wù)
（1）通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生能熟練掌握一種EDA軟件（QUARTUSII）的使用方法，能熟練進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入、編譯、管腳分配、下載等過程，為以后進(jìn)行工程實(shí)際問題的研究打下設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。
（2）通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生能利用EDA軟件（QUARTUSII）進(jìn)行至少一 個(gè)電子技術(shù)綜合問題的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)輸入可采用圖形輸入法或VHDL硬件描述語言輸入法。（3）通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生初步具有分析、尋找和排除電子電路中常見 故障的能力。
（4）通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生能獨(dú)立寫出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、有理論根?jù)的、實(shí)事求是的、文理通順的字跡端正的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。1.2 功能要求：
（1）具有時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)顯示功能，以24小時(shí)循環(huán)計(jì)時(shí)。（2）時(shí)鐘計(jì)數(shù)顯示時(shí)有LED燈的花樣顯示。（3）具有調(diào)節(jié)小時(shí)、分鐘、秒及清零的功能。（4）具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。
1.3 總體方框圖：
本系統(tǒng)可以由秒計(jì)數(shù)器、分鐘計(jì)數(shù)器、小時(shí)計(jì)數(shù)器、整點(diǎn)報(bào)時(shí)、分的調(diào)整以及小時(shí)的調(diào)整和一個(gè)頂層文件構(gòu)成。采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，子模塊利用VHDL語言設(shè)計(jì)，頂層文件用原理圖的設(shè)計(jì)方法。顯示：小時(shí)采用24進(jìn)制，而分鐘均是采用6進(jìn)制和10進(jìn)制的組合。1.4 設(shè)計(jì)原理：
數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)要求所設(shè)計(jì)電路就有以下功能：時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)顯示，清零，時(shí)、分調(diào)節(jié)，整點(diǎn)報(bào)時(shí)及花樣顯示。分、秒計(jì)時(shí)原理相似，可以采用60進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)器進(jìn)計(jì)時(shí)；小時(shí)采用24進(jìn)制BCD碼進(jìn)行計(jì)時(shí)；在設(shè)計(jì)時(shí)采用試驗(yàn)電路箱上的模式7電路，不需要進(jìn)行譯碼電路的設(shè)計(jì)；所設(shè)計(jì)電路具有驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器和花樣顯示的LED燈信號(hào)產(chǎn)生。試驗(yàn)箱模式7的電路如圖一所示：圖一模式七實(shí)驗(yàn)電路圖
1.5 性能指標(biāo)及功能設(shè)計(jì)：
（1）時(shí)鐘計(jì)數(shù)：完成時(shí)、分、秒的正確計(jì)時(shí)并且顯示所計(jì)的數(shù)字；對(duì)秒、分——60進(jìn)制計(jì)數(shù)，即從0到59循環(huán)計(jì)數(shù)，時(shí)鐘——24進(jìn)制計(jì)數(shù)，即從0到23循環(huán)計(jì)數(shù)，并且在數(shù)碼管上顯示數(shù)值。
2.2 模塊劃分自頂向下分解
2.3 模塊描述
時(shí)鐘計(jì)時(shí)模塊完成時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)，及清零、調(diào)節(jié)時(shí)和分鐘的功能。時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)的原理相同，均為BCD碼輸出的計(jì)數(shù)器，其中分和秒均為六十進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)器，小時(shí)為二十四進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)器。設(shè)計(jì)一個(gè)具有異步清零和設(shè)置輸出功能的六十進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)器，再設(shè)計(jì)一個(gè)具有異步清零和設(shè)置輸出功能的二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后將它們通過一定的組合構(gòu)成時(shí)鐘計(jì)時(shí)模塊。各個(gè)輸入/輸出端口的作用為：
（1）clk為計(jì)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)，reset為異步清零信號(hào)；
（2）sethour為小時(shí)設(shè)置信號(hào)，setmin為分鐘設(shè)置信號(hào)；（3）daout[5?0]為小時(shí)的BCD碼輸出, daout[6...0]為秒和分鐘的BCD碼輸出，enmin和enhour為使能輸出信號(hào)。
（4）在時(shí)鐘整點(diǎn)的時(shí)候產(chǎn)生揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)信號(hào)和花樣顯示信號(hào)。由時(shí)鐘計(jì)時(shí)模塊中分鐘的進(jìn)行信號(hào)進(jìn)行控制。當(dāng)contr_en為高電平時(shí)，將輸入信號(hào)clk送到輸出端speak用于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，同時(shí)在clk的控制下，輸出端lamp[2..0]進(jìn)行循環(huán)移位，從而控制LED燈進(jìn)行花樣顯示。輸出控制模塊有揚(yáng)聲器控制器和花樣顯示控制器兩個(gè)子模塊組成 2.4 頂層電路圖
頂層文件是由四個(gè)模塊組成，分別是時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器和報(bào)警的VHDL語言封裝而成。經(jīng)過鎖定引腳再重新編譯獲得如下頂層原理電路圖：
三、方案實(shí)現(xiàn)
3.1 各模塊仿真及描述
（1）秒計(jì)數(shù)器模塊仿真圖：將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入”秒計(jì)數(shù)器”，秒計(jì)數(shù)器采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個(gè)分脈沖信號(hào)，該信號(hào)將作為分計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖，daout代表秒輸出。
（2）分計(jì)數(shù)器電路仿真圖：也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘，發(fā)出一個(gè)時(shí)脈沖信號(hào)，該信號(hào)將被送到時(shí)計(jì)數(shù)器，daout端口代表分鐘輸出
（3）小時(shí)計(jì)數(shù)器電路仿真圖：時(shí)計(jì)數(shù)器采用12進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)24小時(shí)累 計(jì)。每累計(jì)12小時(shí)，發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)。
引腳配置完成后再進(jìn)行一次全程編譯，無誤則可以下載到試驗(yàn)箱上進(jìn)行硬件測(cè)試。硬件驗(yàn)證的方法如下：選擇實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?；時(shí)鐘脈沖clk與clock0（1024Hz）信號(hào)相連；鍵8和鍵5均為低電平，時(shí)鐘正常計(jì)時(shí)，數(shù)碼管1和2顯示秒，數(shù)碼管4和5顯示分鐘，數(shù)碼管7和8顯示小時(shí)；鍵8為高電平時(shí)，時(shí)鐘清零；鍵5為高電平時(shí)，按下鍵7和鍵4進(jìn)行調(diào)時(shí)調(diào)分操作；當(dāng)時(shí)鐘為整點(diǎn)的時(shí)候，三個(gè)發(fā)光二極管進(jìn)行循環(huán)移位操作，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)聲。
五、心得體會(huì)
經(jīng)過源程序的編輯、邏輯綜合、邏輯適配、編程下載成功后，在EDA實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行硬件驗(yàn)證時(shí)卻發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不正確，揚(yáng)聲器無法發(fā)聲。經(jīng)檢查，自己設(shè)計(jì)的管腳文件有錯(cuò)。將管腳鎖定文件修改后，重新進(jìn)行邏輯適配、編程下載成功后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍然不正確，百思不得其解。無奈之下，決定重頭開始排查每一步的細(xì)節(jié)，確定各個(gè)模塊的功能完全實(shí)現(xiàn)并且頂層模塊功能正確。修改之后，重新進(jìn)行邏輯適配、編程下載驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全正確。
這次EDA課程設(shè)計(jì)歷時(shí)兩個(gè)星期，在整整兩個(gè)星期的日子里，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的知識(shí)，同時(shí)鍛煉了自己的能力，使自己對(duì)以后的路有了更加清楚的認(rèn)識(shí)，對(duì)未來有了更多的信心。這次課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加深了我對(duì)EDA的了解，使我對(duì)QuartusII的基本操作有所了解，使我對(duì)應(yīng)用軟件的方法設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)有了更加濃厚的興趣。通過這次課程設(shè)計(jì)，我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，從實(shí)踐中得出結(jié)論，才能真正提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中，我遇到許多問題，畢竟是第一次應(yīng)用VHDL進(jìn)行硬件電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，許多EDA的知識(shí)還沒有充分的掌握，遇到困難也是在所難免的，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處：學(xué)習(xí)知識(shí)表面化，沒有深入了解它們的原理?？偟膩碚f，這次設(shè)計(jì)的數(shù)字時(shí)鐘電路還是比較成功的，盡管在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)、同學(xué)的幫助和自己不斷思考下，終于迎刃而解，有點(diǎn)小小的成就感，覺得平時(shí)所學(xué)的知識(shí)有了實(shí)用的價(jià)值，達(dá)到了理論與實(shí)際相結(jié)合的目的。最后，對(duì)給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！
參考文獻(xiàn)
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[6] 彭介華.《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)與指導(dǎo)》 高等教育出版 1997年
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY minute IS PORT(clk,clk1,reset,sethour:IN STD_LOGIC;enhour:OUT STD_LOGIC;daout:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));END ENTITY minute;ARCHITECTURE fun OF minute IS SIGNAL count :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SIGNAL enhour_1, enhour_2: STD_LOGIC;--enmin_1為59分時(shí)的進(jìn)位信號(hào) BEGIN--enmin_2由clk調(diào)制后的手動(dòng)調(diào)時(shí)脈沖信號(hào)串 daout<=count;enhour_2<=(sethour and clk1);--sethour為手動(dòng)調(diào)時(shí)控制信號(hào)，高電平有效 enhour<=(enhour_1 or enhour_2);PROCESS(clk,reset,sethour)BEGIN IF(reset='0')THEN--若reset為0，則異步清零 count<=“0000000”;ELSIF(clk'event and clk='1')THEN--否則，若clk上升沿到 IF(count(3 DOWNTO 0)=“1001”)THEN--若個(gè)位計(jì)時(shí)恰好到“1001”即9 IF(count <16#60#)THEN--又若count小于16#60#，即60 IF(count=“1011001”)THEN--又若已到59D enhour_1<='1';--則置進(jìn)位為1 count<=“0000000”;--count復(fù)0 ELSE count<=count+7;--若count未到59D，則加7，即作“加6校正” END IF;--使前面的16#60#的個(gè)位轉(zhuǎn)變?yōu)?421BCD的容量 ELSE count<=“0000000”;--count復(fù)0（有此句，則對(duì)無效狀態(tài)電路可自啟動(dòng)）END IF;--END IF（count<16#60#）ELSIF(count <16#60#)THEN count<=count+1;--若count<16#60#則count加1 enhour_1<='0' after 100 ns;--沒有發(fā)生進(jìn)位 ELSE count<=“0000000”;--否則，若count不小于16#60# count復(fù)0 END IF;--END IF（count（3 DOWNTO 0）=“1001”）END IF;--END IF（reset='0'）END process;END fun;
3、時(shí)計(jì)數(shù)器模塊的VHDL語言：
LIBRARY IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
IF(clk'event and clk='1')THEN IF(dain=“0000000”)THEN speak<=count1(1);IF(count1>=“10”)THEN count1<=“00”;--count1為三進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 ELSE count1<=count1+1;END IF;END IF;END IF;END PROCESS speaker;lamper:PROCESS(clk)BEGIN IF(rising_edge(clk))THEN IF(count<=“10”)THEN IF(count=“00”)THEN lamp<=“001”;--ELSIF(count=“01”)THEN lamp<=“010”;ELSIF(count=“10”)THEN lamp<=“100”;END IF;count<=count+1;ELSE count<=“00”;END IF;END IF;END PROCESS lamper;END fun;
循環(huán)點(diǎn)亮三只燈
第三篇：《EDA課程設(shè)計(jì)》
《EDA課程設(shè)計(jì)》
課程設(shè)計(jì)題目：
基于單片機(jī)的溫濕度采集系統(tǒng)
姓
名：
xxx
學(xué)
班
時(shí)
地
號(hào)：
xxxx
級(jí)：
xxxx
間：
2014.4.21~ 2013.5.5
點(diǎn)：
xxxxx
指 導(dǎo)
老
師：
xxxxx
目錄
一、電路原理圖..................................................................................2
二、電路PCB圖（或?qū)嵨飯D）.........................................................2
三、電路效果圖..................................................................................3
四、設(shè)計(jì)總結(jié)......................................................................................3 附錄（單片機(jī)源代碼）......................................................................4
一、電路原理圖
二、電路PCB圖（或?qū)嵨飯D）
三、電路效果圖
四、設(shè)計(jì)總結(jié)
EDA的實(shí)驗(yàn)還是挺有趣的，比較講究動(dòng)手能力，當(dāng)然也不能忽略團(tuán)體合作。總的來說本次實(shí)驗(yàn)還是成功了，雖然每個(gè)環(huán)節(jié)都遇到了困難。在生成原理圖的過程中，就曾把導(dǎo)線畫成了Placeline而不是Placewire，還有芯片的引腳應(yīng)該用NET符號(hào)而不是用文本符號(hào)，所以這些錯(cuò)誤都導(dǎo)致我花在原理圖上的時(shí)間多了點(diǎn)。而在生成PCB電路圖的過程中遇到的困難則是自動(dòng)布線之后，還有電源的幾個(gè)腳需要手動(dòng)布線，所以各個(gè)元件之間的位置要布置好，以免發(fā)生短路。腐蝕的時(shí)候，由于腐蝕的時(shí)間太長(zhǎng)了，有些碳都化開了，導(dǎo)致里面的銅被腐蝕掉了，所以又為我的工作增加了困難。在焊接的時(shí)候，要注意元件的正負(fù)極，還要檢測(cè)錫是否都與那些銅連接上了。最終把LED和 DHT11的程序燒進(jìn)去就行了。
本次實(shí)驗(yàn)我還是能多多少少學(xué)到點(diǎn)什么的，總的來說還是希望能有多一點(diǎn)這樣的實(shí)習(xí)。
附錄（單片機(jī)源代碼）
//51單片機(jī)控制溫濕度傳感器DHT11
LCD1602上顯示當(dāng)前機(jī)最小系統(tǒng)。//LCD 讀進(jìn)去 寫出來 #include
//定義無符號(hào)整型 #define uchar unsigned char typedef bit BOOL;
//此聲明一個(gè)布爾型變量即真或假// uchar data_byte,num,i;uchar RH,RL,TH,TL,flag;uchar shuzi[4];unsigned char code num1[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99，0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x7f};
sbit dht=P2^4;
//dht11data端接單片機(jī)的P2^4口//
//***************
延
時(shí)
函
數(shù)************************************* void delay(uchar ms)//延時(shí)模塊//延時(shí)1毫秒
{
}
void delay1()
//一個(gè)for循環(huán)大概需要8個(gè)多機(jī)器周期
//一個(gè)機(jī)器周期為1us晶振為12MHz也就是說本函數(shù)延時(shí)8us{
} uchar i;
while(ms--)
for(i=0;i<110;i++);
uchar i;
for(i=0;i<1;i++);void display(void){ // if(flag==0)// {
P2=0x07;
P0=num1[shuzi[2]];delay(1);// }
// if(flag==1)// {
P2=0x0b;
P0=num1[shuzi[3]];delay(1);// } // if(flag==2)// {
P2=0x0d;
P0=num1[shuzi[0]];delay(1);// } // if(flag==3)// {
P2=0x0e;P0=num1[shuzi[1]];delay(1);// } }
//**************************dht11
測(cè)
試
某
塊*************************************// void start()//開始信號(hào)
{
dht=1;
delay1();
//主機(jī)發(fā)出8us高電平，開始信號(hào)開始發(fā)出 dht=0;
delay(25);
// 主機(jī)把總線拉低必須大于18ms
DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)
dht=1;
//delay1();
//以下三個(gè)延時(shí)函數(shù)差不多為24usdelay1();delay1();
20-40us
}
uchar receive_byte()
//接收一個(gè)字節(jié) 8位// {
uchar i,temp;
for(i=0;i<8;i++)//接收8bit的數(shù)據(jù)
{
while(!dht);
//等待40-50us的低電平開始信號(hào)結(jié)束
delay1();
//開始信號(hào)結(jié)束之后延時(shí)26us-28us
delay1();delay1();
temp=0;
//時(shí)間為26us-28usif(dht==1)
temp=1;
//如果26us-28us
'0'
數(shù)據(jù)為'1'
while(dht);
//
'0'為26us-28us
'1'為70us
} data_byte<<=1;
//data_byte|=temp;
//接收每一位的數(shù)據(jù)，相或保存數(shù)據(jù)
return data_byte;}
void receive()//接收數(shù)據(jù)// {
uchar T_H,T_L,R_H,R_L,check,num_check,i;start();
//開始信號(hào)//調(diào)用開始信號(hào)子函數(shù)
dht=1;
//主機(jī)設(shè)為輸入判斷從機(jī)DHT11響應(yīng)信號(hào)
if(!dht)
//判斷從機(jī)是否有低電平響應(yīng)信號(hào)// {
while(!dht);//判斷從機(jī)發(fā)出 40us 的低電平響應(yīng)信號(hào)是否結(jié)束//
while(dht);
//判斷從機(jī)發(fā)出 40us 的高電平是否結(jié)束 如結(jié)束則從機(jī)進(jìn)入發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)，主機(jī)進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)
數(shù)
//兩個(gè)while語句加起來就是DHT11的響應(yīng)信號(hào)
R_H=receive_byte();//濕度高位
調(diào)用接受一個(gè)字節(jié)的子函
R_L=receive_byte();//濕度低位
T_H=receive_byte();//溫度高位
T_L=receive_byte();//溫度低位
check=receive_byte();//校驗(yàn)位
//結(jié)束信號(hào)
dht=0;
//當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)接完畢后主機(jī)拉低電平50us// for(i=0;i<7;i++)//差不多8us的延時(shí)
delay1();
dht=1;
//總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)
num_check=R_H+R_L+T_H+T_L;
if(num_check==check)//判斷讀到的四個(gè)數(shù)據(jù)之和是否與校驗(yàn)位相同
{
RH=R_H;
RL=R_L;
TH=T_H;
TL=T_L;
check=num_check;}
shuzi[0]=RH/10;shuzi[1]=RH%10;shuzi[2]=TH/10;shuzi[3]=TH%10;
} }
void main()//主函數(shù)模塊// { while(1)
//進(jìn)入死循環(huán)
{
receive();
//接收數(shù)據(jù)
display();
} }
第四篇：EDA課程設(shè)計(jì)
考試序號(hào)：28
自動(dòng)打鈴系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書
學(xué) 生 姓 名：周文江
學(xué)
號(hào)：14112502521
專 業(yè) 班 級(jí)：1102
報(bào)告提交日期：2013.11.26
湖 南 理 工 學(xué) 院 物 電 學(xué) 院
目錄
一、題目及要求簡(jiǎn)介……………3 1.設(shè)計(jì)題目…………………3 2.總體要求簡(jiǎn)介……………3
二、設(shè)計(jì)方案說明……………3
三、系統(tǒng)采用器件以及模塊說明………3 1.系統(tǒng)框圖…………4 2.選擇的FPGA芯片及配置………4 3.系統(tǒng)端口和模塊說明…………5
四、各部分仿真結(jié)果………5
五、調(diào)試及總結(jié)………6
六、參考文獻(xiàn)……7
七、附錄………7
一、題目及要求簡(jiǎn)介
1、設(shè)計(jì)題目
設(shè)計(jì)一個(gè)多功能自動(dòng)打鈴系統(tǒng)
2、總體要求簡(jiǎn)介
① 基本計(jì)時(shí)和顯示功能（24小時(shí)制顯示），包括：
1.24小時(shí)制顯示 2.動(dòng)態(tài)掃描顯示； 3.顯示格式：88-88-88 ② 能設(shè)置當(dāng)前時(shí)間(含時(shí)、分)③ 能實(shí)現(xiàn)基本打鈴功能，規(guī)定：
06:00起床鈴，打鈴5s
二、設(shè)計(jì)方案說明
本次設(shè)計(jì)主要采用Verilog HDL硬件描述性語言、分模塊法設(shè)計(jì)的自動(dòng)打鈴系統(tǒng)。由于這次用的開發(fā)板提供的是50M晶振。首先要對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行分頻，當(dāng)計(jì)時(shí)到2FA_F07F時(shí)完成1s分頻，通過計(jì)時(shí)到60s產(chǎn)生分鐘進(jìn)位信號(hào)，再通過60分鐘產(chǎn)生時(shí)鐘進(jìn)位信號(hào)。最后通過6個(gè)寄存器對(duì)時(shí)分秒進(jìn)行鎖存最終輸出到8個(gè)數(shù)碼管上完成顯示。當(dāng)顯示時(shí)鐘和默認(rèn)鬧鐘時(shí)鐘相等時(shí)，驅(qū)動(dòng)打鈴模塊。通過key_mode,key_turn,key_change查看鬧鐘，時(shí)鐘顯示，調(diào)整時(shí)鐘。
三、系統(tǒng)采用器件以及模塊說明
1.系統(tǒng)框圖如下：
：下如圖框統(tǒng)系
2.選擇的FPGA芯片及配置：本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的FPGA芯片是Alter公司生產(chǎn)的Cyclone II EP2C8Q208C8。該芯片是208個(gè)管腳，138個(gè)IO，并且具有兩個(gè)內(nèi)部PLL，而且內(nèi)嵌乘法器，8K的邏輯門，資源相當(dāng)豐富。完成這次自動(dòng)打鈴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總共消耗250個(gè)LE單元，22個(gè)IO口，131個(gè)寄存器。經(jīng)過綜合后，本系統(tǒng)最高能實(shí)現(xiàn)145M的運(yùn)行速度。通過Quartus II 軟件觀察到內(nèi)部的RTL圖如下
3.系統(tǒng)端口和模塊說明
(1)分頻部分
分頻器的作用是對(duì)50Mhz的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻，得到頻率為1hz的信號(hào)，即為1S的計(jì)時(shí)信號(hào)。
(2)按鍵部分
按鍵key_mode--0為顯示計(jì)時(shí)，1為鬧鐘顯示，2為調(diào)整時(shí)間。按鍵key_turn—0為調(diào)整小時(shí)，1為調(diào)整分鐘。按鍵key_change—每按一次加1(3)計(jì)時(shí)部分
通過sec_L,sec_H,min_L,min_H,hour_L,hour_H 6個(gè)寄存器對(duì)時(shí)分秒進(jìn)行鎖存然后送入數(shù)碼管顯示
(4）鬧鐘模塊
當(dāng)設(shè)定的鬧鐘時(shí)間和數(shù)碼管上顯示的時(shí)間相等時(shí)驅(qū)動(dòng)鬧鐘，完成打鈴，持續(xù)時(shí)間5s。
（5）數(shù)碼管顯示模塊
顯示模塊是由8個(gè)位選8個(gè)段選構(gòu)成的顯示模塊，利用人眼的余暉效果完成動(dòng)態(tài)掃描，顯示時(shí)間。
四、各部分仿真結(jié)果
測(cè)試文件如下：
module clock_tb;reg sysclk，rst_b;reg key_mode,key_turn,key_change;wire buzzer;
wire [7:0] led_sel,led_data;clock I_clock(.sysclk(sysclk),.rst_b(rst_b),.key_mode(key_mode),.key_change(key_change),.key_turn(key_turn),.buzzer(buzzer),.led_sel(led_sel),.led_data(led_data));initial begin sysclk = 1'b1;rst_b = 1'b0;//復(fù)位信號(hào)
#30 rst_b = 1'b1;end always #10 sysclk = ~sysclk;//輸入的系統(tǒng)時(shí)鐘，20ns的周期 endmodule
五、調(diào)試及總結(jié)
本次課程設(shè)計(jì)總共花費(fèi)了四天左右的時(shí)間，設(shè)計(jì)了自動(dòng)打鈴系統(tǒng)。通過這次的設(shè)計(jì)更加熟悉了對(duì)EDA技術(shù)的了解和認(rèn)識(shí)，在中也發(fā)現(xiàn)許多不足的地方。使用了自頂而下的設(shè)計(jì)方法，使得設(shè)計(jì)更加的簡(jiǎn)單和明了。在調(diào)試過程中，有些代碼的設(shè)計(jì)不規(guī)范性，導(dǎo)致時(shí)序相當(dāng)緩慢，甚至編譯綜合都會(huì)報(bào)錯(cuò)。在不斷的修改下，發(fā)現(xiàn)時(shí)序電路和組合邏輯最好分開寫，這樣便于查錯(cuò)，和修改代碼。畢竟Verilog HDL語言不同于C語言，不能以軟件的思想來設(shè)計(jì)，而是要利用電路的思想來編程，這樣可以更好的節(jié)省資源，使得時(shí)序也比較的簡(jiǎn)單明了。在以后的學(xué)習(xí)及程序設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們一定要倍加小心，在程序出現(xiàn)不正常運(yùn)行的情況下要耐心調(diào)試，盡量做到精益求精。
最后通過這次EDA方面的課程設(shè)計(jì)，提高了我們對(duì)EDA領(lǐng)域及通信電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)，有利于培養(yǎng)我們?cè)谕ㄐ烹娐稥DA方面的設(shè)計(jì)能力。有利于鍛煉我們獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。
六、文獻(xiàn)參考
[1].王金明、左自強(qiáng) 編，《EDA技術(shù)與Verilog設(shè)計(jì)》科學(xué)出版社
2008.8 [2].杜慧敏、李宥謀、趙全良 編，《基于Verilog的FPGA設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 西安電子科技大學(xué)出版社 2006.2 [3].韓彬 編，《從零開始走進(jìn)FPGA世界》杭州無線電愛好者協(xié)會(huì)出版社 2011.8.20
七、附錄（實(shí)物圖及源碼）
module clock(//Input
sysclk,rst_b,key_mode,key_change,key_turn，//Output
buzzer,led_sel,led_data);
input sysclk,rst_b;//sysclk--global system clock,rst_b--global reset signal input key_mode;//mode choose.0--Timing function.1--Alarm clock function.2--adjust function input key_turn;//choose adjust minute or hour input key_change;//count add 1 output buzzer;//device buzzer output [7:0] led_sel;//led tube bit choose
output [7:0] led_data;//led_tube 8 bit data choose
parameter init_hour = 8'h12;parameter init_min = 8'h59;parameter init_sec = 8'h50;//initial time :12:59:50 parameter init_alarm_hour = 8'h06;parameter init_alarm_min = 8'h30;//initial alarm time : 06:30:0 parameter Count_1s = 28'h2FA_F07F;//count time 1s;
reg [7:0] sec;reg [7:0] min;reg [7:0] hour;reg [3:0] min_L;//minute low 4 bit reg [3:0] min_H;//minute high 4 bit reg [3:0] hour_L;//hour low 4 bit reg [3:0] hour_H;//hour high 4 bit reg [23:0] key_time;//press key away shake reg key_mode_n;//press key_mode next state reg key_change_n;//press key_change next state reg key_turn_n;//press key_turn next state wire key_mode_press;//sure Button press key_mode wire key_turn_press;//sure button press key_turn wire key_change_press;//sure button press key_change
always @(posedge sysclk)key_mode_n <= key_mode;assign key_mode_press =(!key_mode)&&(key_mode_n);always @(posedge sysclk)key_turn_n <= key_turn;assign key_turn_press =(!key_turn)&&(key_turn_n);always @(posedge sysclk)key_change_n <= key_change;assign key_change_press =(!key_change)&&(key_change_n);
always @(posedge sysclk or negedge rst_b)begin if(!rst_b)key_time <= 24'h0;else if(key_time!= 24'h0)
key_time <= key_time + 24'h1;else if((key_time == 24'h0)&&(key_mode_press || key_change_press || key_turn_press))key_time <= key_time + 24'h1;
end
reg [1:0] mode_num;//key mode..0--Timing function.1--Alarm clock function.2--adjust function always @(posedge sysclk or negedge rst_b)begin if(!rst_b)mode_num <= 2'b00;else if(mode_num == 2'h3)mode_num <= 2'h0;else if(key_mode_press &&(key_time == 24'h0))
mode_num <= mode_num + 2'h1;end
always @(*)begin if(mode_num == 2'h1)begin
min = init_alarm_min;hour = init_alarm_hour;end else begin
min = {min_H,min_L};hour = {hour_H,hour_L};end end
reg fm;//choose turn hour or minute always @(posedge sysclk or negedge rst_b)begin if(!rst_b)fm <= 1'b0;else if(key_turn_press &&(mode_num == 2'h2)&&(key_time == 24'h0))
fm <= ~fm;end
reg [27:0] time_cnt;///count time reg [27:0] time_cnt_n;//count time next state always @(posedge sysclk or negedge rst_b)begin if(!rst_b)time_cnt <= 28'h0;else time_cnt <= time_cnt_n;end
always @(*)begin if(time_cnt == Count_1s)time_cnt_n <= 28'h0;else if(mode_num!= 2'h0)time_cnt_n <= time_cnt;else time_cnt_n <= time_cnt + 28'h1;end
reg [3:0] sec_L;//second low 4 bit reg [3:0] sec_H;//second high 4 bit wire sec_cb;//second carry bit signal assign sec_cb =(sec_L == 4'h9)&&(sec_H == 4'h5);always @(posedge sysclk or negedge rst_b)begin if(!rst_b)begin
sec_L <= init_sec[3:0];sec_H <= init_sec[7:4];end else if((sec_L == 4'h9)&&(sec_H!= 4'h5)&&(time_cnt == Count_1s))begin
sec_L <= 4'h0;sec_H <= sec_H + 4'h1;end else if(sec_cb &&(time_cnt == Count_1s))begin
sec_L <= 4'h0;sec_H <= 4'h0;end else if(time_cnt == Count_1s)
sec_L <= sec_L + 4'h1;end
wire min_cb;//minute carry bit signal assign min_cb =(min_L == 4'h9)&&(min_H == 4'h5);always @(posedge sysclk or negedge rst_b)begin if(!rst_b)begin
min_L <= init_min[3:0];min_H <= init_min[7:4];end else if((sec_cb)&&(min_L!=4'h9)&&(time_cnt == Count_1s))
min_L <= min_L + 4'h1;else if((sec_cb)&&(min_L == 4'h9)&&(min_H!= 4'h5)&&(time_cnt == Count_1s))begin
min_L <= 4'h0;min_H <= min_H + 4'h1;end else if((sec_cb)&&(min_cb)&&(time_cnt == Count_1s))begin
min_L <= 4'h0;min_H <= 4'h0;end else if((fm)&&(mode_num == 2'h2)&&(key_change_press)&&(key_time == 24'h0)&&(min_L!= 4'h9))
min_L = min_L + 4'h1;else if((fm)&&(mode_num == 2'h2)&&(key_change_press)&&(key_time ==
24'h0)&&(min_L == 4'h9)&&(min_H!=4'h5))begin
min_L = 4'h0;min_H = min_H + 4'h1;end else if((fm)&&(mode_num == 2'h2)&&(key_change_press)&&(key_time == 24'h0)&&(min_L == 4'h9)&&(min_H ==4'h5))begin
min_L = 4'h0;min_H = 4'h0;end end
always @(posedge sysclk or negedge rst_b)begin if(!rst_b)begin
hour_L <= init_hour[3:0];hour_H <= init_hour[7:4];end else if((sec_cb)&&(min_cb)&&(hour_L!= 4'h9)&&(hour_H!= 4'h2)&&(time_cnt == Count_1s))
hour_L <= hour_L + 4'h1;else if((sec_cb)&&(min_cb)&&(hour_L!= 4'h3)&&(hour_H == 4'h2)&&(time_cnt == Count_1s))
hour_L <= hour_L + 4'h1;else if((sec_cb)&&(min_cb)&&(hour_L == 4'h9)&&(hour_H!= 4'h2)&&(time_cnt == Count_1s))begin
hour_L <= 4'h0;hour_H <= hour_H + 4'h1;end else if((sec_cb)&&(min_cb)&&(hour_L == 4'h3)&&(hour_H == 4'h2)&&(time_cnt == Count_1s))begin
hour_L <= 4'h0;hour_H <= 4'h0;end else if((!fm)&&(mode_num == 2'h2)&&(key_change_press)&&(key_time == 24'h0)&&(hour_L!= 4'h9)&&(hour_H!=4'h2))
hour_L <= hour_L + 4'h1;else if((!fm)&&(mode_num == 2'h2)&&(key_change_press)&&(key_time == 24'h0)&&(hour_L!= 4'h3)&&(hour_H ==4'h2))
hour_L <= hour_L + 4'h1;else if((!fm)&&(mode_num == 2'h2)&&(key_change_press)&&(key_time == 24'h0)&&(hour_L == 4'h9)&&(hour_H!=4'h2))begin
hour_L <= 4'h0;hour_H <= hour_H + 4'h1;end else if((!fm)&&(mode_num == 2'h2)&&(key_change_press)&&(key_time ==
24'h0)&&(hour_L == 4'h3)&&(hour_H ==4'h2))begin
hour_L <= 4'h0;hour_H <= 4'h0;end end
wire buzzer_en;assign buzzer_en =(init_alarm_min == {min_H,min_L})&&(init_alarm_hour == {hour_H,hour_L});
led_tube I_led_tube(.sysclk(sysclk),.rst_b(rst_b),.scan_time(24'h1F090),.data0({1'h1,sec_L}),.data1({1'h1,sec_H}),.data2({1'h1,4'hA}),.data3({1'h1,min[3:0]}),.data4({1'h1,min[7:4]}),.data5({1'h1,4'hA}),.data6({1'h1,hour[3:0]}),.data7({1'h1,hour[7:4]}),.led_data(led_data),.led_sel(led_sel));buzzer I_buzzer(.sysclk(sysclk),.rst_b(rst_b),.buzzer_en(buzzer_en),.buzzer(buzzer));endmodule
第五篇：EDA課程設(shè)計(jì)論文
目錄
一、摘要
二、概述
2.1目的與要求 2.2實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 2.3實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 2.4設(shè)計(jì)環(huán)境
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
四、4位加法器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程
4.1元件選擇
4.2編輯半加器的原理圖 4.3編譯設(shè)計(jì)圖形文件 4.4生成元件符號(hào) 4.5功能仿真設(shè)計(jì)文件 ① 建立波形文件 ② 輸入信號(hào)節(jié)點(diǎn)
③ 設(shè)置波形參量
④ 設(shè)定仿真時(shí)間寬度 ⑤ 加入輸入信號(hào) ⑥ 波形文件存盤 ⑦ 進(jìn)行仿真
4.6 1位全加器的實(shí)現(xiàn)過程 4.7 四位加法器實(shí)現(xiàn)過程
五、收獲與心得體會(huì)
一、摘要
隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子線路的設(shè)計(jì)工作也日益顯得重要。經(jīng)過人工設(shè)計(jì)、制作實(shí)驗(yàn)板、調(diào)試再修改的多次循環(huán)才定型的傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法必然被計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)所取代，因?yàn)檫@種費(fèi)時(shí)費(fèi)力又費(fèi)資源的設(shè)計(jì)調(diào)試方法既增加了產(chǎn)品開發(fā)的成本，又受到實(shí)驗(yàn)工作場(chǎng)地及儀器設(shè)備的限制。
20世紀(jì)90年代，國(guó)際上電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)較先進(jìn)的國(guó)家，一直在積極探索新的電子電路設(shè)計(jì)方法，并在設(shè)計(jì)方法、工具等方面進(jìn)行了徹底的變革，取得了巨大成功。在電子技術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可編程邏輯器件（如CPLD、FPGA）的應(yīng)用，已得到廣泛的普及，這些器件為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來了極大的靈活性。這些器件可以通過軟件編程而對(duì)其硬件結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行重構(gòu)，從而使得硬件的設(shè)計(jì)可以如同軟件設(shè)計(jì)那樣方便快捷。這一切極大地改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)觀念，促進(jìn)了EDA技術(shù)的迅速發(fā)展。
EDA技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在EDA軟件平臺(tái)上，用硬件描述語言VHDL完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。EDA技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了電路設(shè)計(jì)的效率和可操作性，減輕了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。
利用EDA工具，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出IC版圖或PCB版圖的整個(gè)過程的計(jì)算機(jī)上自動(dòng)處理完成。
現(xiàn)在對(duì)EDA的概念或范疇用得很寬。包括在機(jī)械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，都有EDA的應(yīng)用。目前EDA技術(shù)已在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學(xué)部門廣泛使用。例如在飛機(jī)制造過程中，從設(shè)計(jì)、性能測(cè)試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到EDA技術(shù)。
二、概述
2.1目的與要求
1、學(xué)習(xí)MAX+plusⅡ工具軟件的基本功能和使用方法。
2、學(xué)習(xí)使用原理圖輸入法設(shè)計(jì)半加器，掌握原理圖輸入法的操作步驟。
3、初步掌握設(shè)計(jì)電路原理圖的編輯、編譯、仿真等操作方法。每次實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生須仔細(xì)閱讀本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的相關(guān)內(nèi)容：
1）明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)內(nèi)容； 2）明確實(shí)驗(yàn)原理與步驟；
3）復(fù)習(xí)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有關(guān)的理論知識(shí)；
4）預(yù)習(xí)儀器設(shè)備的使用方法、操作規(guī)程及注意事項(xiàng)。
2.2實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備
1、PC機(jī)
2、MAX+plus II 軟件
2.3實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
1．實(shí)驗(yàn)開始前，應(yīng)先檢查本人的計(jì)算機(jī)是否安裝相關(guān)軟件，了解其軟件的使用方法和要求。
2．實(shí)驗(yàn)時(shí)每個(gè)同學(xué)應(yīng)單獨(dú)設(shè)計(jì)程序、操作、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果等，使每個(gè)同學(xué)受到全面訓(xùn)練。
3．測(cè)量數(shù)據(jù)或觀察現(xiàn)象要認(rèn)真細(xì)致，實(shí)事求是。使用計(jì)算機(jī)要符合操作規(guī)程，切勿隨便重啟頻繁開關(guān)計(jì)算機(jī)。
4．未經(jīng)許可，不得動(dòng)用其它人的儀器設(shè)備或計(jì)算機(jī)等物。
5．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)記錄交指導(dǎo)教師查看并認(rèn)為無誤后，離開機(jī)房。最后，應(yīng)清理計(jì)算機(jī)，備份編寫程序。
6．愛護(hù)公物，發(fā)生儀器設(shè)備等損壞事故時(shí)，應(yīng)及時(shí)報(bào)告指導(dǎo)教師，按有關(guān)實(shí)驗(yàn)管理規(guī)定處理。
7．自覺遵守學(xué)校和實(shí)驗(yàn)室管理的其它有關(guān)規(guī)定。
2.4設(shè)計(jì)環(huán)境
QuartusII design
是
最
高
級(jí)
和
復(fù)
雜的，用
于system-on-a-programmable-chip(SOPC)的設(shè)計(jì)環(huán)境。QuartusII design 提
供完善的 timing closure 和 LogicLock? 基于塊的設(shè)計(jì)流程。QuartusII design是唯一一個(gè)包括以timing closure 和 基于塊的設(shè)計(jì)流為基本特征的programmable logic device(PLD)的軟件。Quartus II 設(shè)計(jì)軟件改進(jìn)了性能、提升了功能性、解決了潛在的設(shè)計(jì)延遲等，在工業(yè)領(lǐng)域率先提供FPGA與mask-programmed devices開發(fā)的統(tǒng)一工作流程。
Altera Quartus II 作為一種可編程邏輯的設(shè)計(jì)環(huán)境, 由于其強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力和直觀易用的接口，越來越受到數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的歡迎。
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
以Altera公司的MAX+plus II為工具軟件，采用原理圖輸入法設(shè)計(jì)半加器h_adder，生成元件符號(hào)，并仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果。
四、4位加法器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程
4.1元件選擇
在MAX+plus II工具軟件的元件庫中已經(jīng)有與門、或門、與非門和異或門等元件，在設(shè)計(jì)中可直接調(diào)用這些元件，實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)。
圖1 半加器原理圖
在元件選擇對(duì)話框的符號(hào)庫“Symbol Libraries”欄目中，用鼠標(biāo)雙擊基本元件庫文件夾“d:maxplus2max2libprim”后，在符號(hào)文件“Symbol Files”欄目中列出了該庫的基本元件的元件名，例如and2(二輸入端的與門)、xor(異或門)、VCC(電源)、input(輸入)和output(輸出)等。在元件選擇對(duì)話框的符號(hào)名“Symbol Name”欄目?jī)?nèi)直接輸入xor，或者在“Symbol Files”欄目中，用
鼠標(biāo)雙擊“xor”元件名，即可得到異或門的元件符號(hào)。用上述同樣的方法也可以得到其他元件符號(hào)。
4.2編輯半加器的原理圖
半加器邏輯電路圖如圖1所示，它由1個(gè)異或門和1個(gè)與門構(gòu)成，a、b是輸入端，SO是和輸出端，CO是向高位的進(jìn)位輸出端。
在元件選擇對(duì)話框的符號(hào)名“Symbol Name”欄目?jī)?nèi)直接輸入xor，或者在“Symbol Files”欄目中，用鼠標(biāo)雙擊“xor”元件名，即可得到異或門的元件符號(hào)。用上述同樣的方法也可以得到與門及輸入端和輸出端的元件符號(hào)。用鼠標(biāo)雙擊輸入或輸出元件中原來的名稱，使其變黑后就可以進(jìn)行名稱修改，用這種方法把兩個(gè)輸入端的名稱分別更改為“a”和“b”，把兩個(gè)輸出端的名稱分別更改為“SO”和“CO”，然后按照?qǐng)D1所示的半加器邏輯電路的連接方式，用鼠標(biāo)將相應(yīng)的輸入端和輸出端及電路內(nèi)部連線連接好，并以“h_adder．gdf”(注意后綴是．gdf)為文件名，存在自己建立的工程目錄d:myedamygdf內(nèi)。進(jìn)行存盤操作時(shí)，系統(tǒng)在彈出的存盤操作對(duì)話框中，自動(dòng)保留了上一次存盤時(shí)的文件名和文件目錄，不要隨意單擊“OK”按鈕結(jié)束存盤，一定要填入正確的文件名并選擇正確的工程目錄后，才能單擊“OK”按鈕存盤，這是上機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)最容易忽略和出錯(cuò)的地方。
4.3編譯設(shè)計(jì)圖形文件
設(shè)計(jì)好的圖形文件一定要通過MAX+plus II的編譯。在MAX+plus II集成環(huán)境下，執(zhí)行“MAX+plus”菜單下的“Compiler”命令，在彈出的編譯對(duì)話框中單擊“Start”按鈕，即可對(duì)h_adder．gdf文件進(jìn)行編譯。
在編譯中，MAX+plus II自動(dòng)完成編譯網(wǎng)表提取(Compiler Netlist Extractor)、數(shù)據(jù)庫建立(Database Builder)、邏輯綜合(Logic Synthesizer)、邏輯分割(Partitioner)、適配(Fitter)、延時(shí)網(wǎng)表提取(Timing SNF Extractor)和編程文件匯編(Assembler)等操作，并檢查設(shè)計(jì)文件是否正確。存在錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)文件是不能將編譯過程進(jìn)行到底的，此時(shí)計(jì)算機(jī)會(huì)中斷編譯，并在編譯(Compiler)對(duì)話框中指出錯(cuò)誤類型和個(gè)數(shù)。
4.4生成元件符號(hào)
在MAX+plus II集成環(huán)境下，執(zhí)行“File”菜單下的“Create Default Symbol”
命令，將通過編譯的GDF文件生成一個(gè)元件符號(hào)，并保存在工程目錄中。這個(gè)元件符號(hào)可以被其他圖形設(shè)計(jì)文件調(diào)用，實(shí)現(xiàn)多層次的系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)。
4.5功能仿真設(shè)計(jì)文件
仿真，也稱為模擬(Simulation)；是對(duì)電路設(shè)計(jì)的一種間接的檢測(cè)方法。對(duì)電路設(shè)計(jì)的邏輯行為和功能進(jìn)行模擬檢測(cè)，可以獲得許多設(shè)計(jì)錯(cuò)誤及改進(jìn)方面的信息。對(duì)于大型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能進(jìn)行可靠、快速、全面的仿真尤為重要。
① 建立波形文件
進(jìn)行仿真時(shí)需要先建立仿真文件。在Max+p1us II環(huán)境執(zhí)行“File”的“New”命令，再選擇彈出的對(duì)話框中的Waveform Editor fi1e項(xiàng)，波形編輯窗口即被打開。
② 輸入信號(hào)節(jié)點(diǎn)
在波形編輯方式下，執(zhí)行“Node”的“Nodes from SNF”命令，彈出輸入節(jié)點(diǎn)“Enter Nodes from SNF”對(duì)話框，在對(duì)話框中首先單擊“List”按鈕，這時(shí)在對(duì)話框左邊的“Available Nodes＆Groups”(可利用的節(jié)點(diǎn)與組)框中將列出該設(shè)計(jì)項(xiàng)目的全部信號(hào)節(jié)點(diǎn)。若在仿真中只需要觀察部分信號(hào)的波形，則首先用鼠標(biāo)將選中的信號(hào)名點(diǎn)黑，然后單擊對(duì)話框中間的“=>”按鈕，選中的信號(hào)即進(jìn)入到對(duì)話框右邊的“Selected Nodes＆Groups”(被選擇的節(jié)點(diǎn)與組)框中。如果需要?jiǎng)h除“被選擇的節(jié)點(diǎn)與組”框中的節(jié)點(diǎn)信號(hào)，也可以用鼠標(biāo)將其名稱點(diǎn)黑，然后單擊對(duì)話框中間的“<="按鈕。節(jié)點(diǎn)信號(hào)選擇完畢后，單擊“OK”按鈕即可。
③ 設(shè)置波形參量
在波形編輯對(duì)話框中調(diào)入了半加器的所有節(jié)點(diǎn)信號(hào)后，還需要為半加器輸入信號(hào)a和b設(shè)定必要的測(cè)試電平等相關(guān)的仿真參數(shù)。如果希望能夠任意設(shè)置輸入電平位置或設(shè)置輸入時(shí)鐘信號(hào)的周期，可以在Options選項(xiàng)中，取消網(wǎng)格對(duì)齊Snap to Grid的選擇(取消鉤)。
④ 設(shè)定仿真時(shí)間寬度
在仿真對(duì)話框，默認(rèn)的仿真時(shí)間域是1μS。如果希望有足夠長(zhǎng)的時(shí)間觀察仿真結(jié)果，可以選擇“File”命令菜單中的“End Time”選項(xiàng)，在彈出的“End Time”對(duì)證框中，填入適當(dāng)?shù)姆抡鏁r(shí)間域(如5μS)即可。
⑤ 加入輸入信號(hào)
為輸入信號(hào)a和b設(shè)定測(cè)試電平的方法及相關(guān)操作如教材圖2.1.3所示，利用必要的功能鍵為a和b加上適當(dāng)?shù)碾娖?，以便仿真后能測(cè)試so和co輸出信號(hào)。
⑥ 波形文件存盤
以“h_adder．scf”(注意后綴是．scf)為文件名，存在自己建立的工程目錄d:myedamygdf內(nèi)。在波形文件存盤時(shí)，系統(tǒng)將本設(shè)計(jì)電路的波形文件名自動(dòng)設(shè)置為“h_adder.scf”，因此可以直接單擊確定按鈕。
⑦ 進(jìn)行仿真
4.6 1位全加器的實(shí)現(xiàn)過程
1位全加器可以用兩個(gè)半加器及一個(gè)或門連接而成。其原理圖如圖2所示。在Quartus7.2圖形編輯方式下，在用戶目錄中找到自己設(shè)計(jì)的半加器元件h_adder，并把它調(diào)入原理圖編輯框中（調(diào)入兩個(gè)），另外從d:maxplus2max2libprim元件庫中調(diào)出一個(gè)兩輸入端的或門，并加入相應(yīng)的輸入和輸出元件，按照?qǐng)D1所示電路連線，得到1位全加器電路的設(shè)計(jì)結(jié)果。電路中的a和b是兩個(gè)1位二進(jìn)制加數(shù)輸入，cin是低位來的進(jìn)位輸入，sum是和輸出，cout是向高位進(jìn)位輸出。
圖2 1位全加器原理圖
按以上步驟進(jìn)行仿真，仿真圖如下：
1位全加器仿真圖
4.7 四位加法器實(shí)現(xiàn)過程
在一位全加器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)四位全加器，其原理圖如圖所示
圖3 四位加法器原理圖
按以上操作進(jìn)行仿真，仿真圖如：
五、收獲與心得體會(huì)
本次的EDA課程設(shè)計(jì)歷時(shí)一星期，時(shí)間雖短，但通過一個(gè)星期的實(shí)踐，使我對(duì)EDA技術(shù)有了更進(jìn)一步的了解。同時(shí)，大致懂得了一個(gè)課題制作的具體流程和實(shí)施方法。另外，課程設(shè)計(jì)對(duì)QuartusⅡ軟件的使用要求較高，從而使我能較為熟練的運(yùn)用此軟件。在設(shè)計(jì)時(shí)，采用模塊化的設(shè)計(jì)思路使得問題變的簡(jiǎn)單明了，大大縮短了時(shí)間，降低了發(fā)生錯(cuò)誤的機(jī)侓，也便于修改和更新。
課程設(shè)計(jì)中，需要找很多資料，在當(dāng)今的信息化環(huán)境中，雖然資料很多，但需要仔細(xì)斟酌才能找到所要的。這次的課程設(shè)計(jì)很好的鍛煉了這種能力。此外，與同學(xué)和老師的交流必不可少，我從中也學(xué)到了不少東西。
課程設(shè)計(jì)是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)，我從中學(xué)的很多知識(shí)對(duì)將來的學(xué)習(xí)和工作都有很大的幫助，十分感謝學(xué)校能提供這樣一個(gè)機(jī)會(huì)。
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