eda技术多功能数字钟系统的设计

郑州大学毕业设计（论文）题目：EDA技术多功能数字钟系统的设计指导教师：马蕾职称：讲师学生姓名：高慧英学号：010313202311专业：电子工程院（系）：物理工程学院完成时间：2014年5月30日摘要近年来，随着电子技术和通信技术的飞速发展，要求设计研究方面运用电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation，简称EDA）工具进行开发。在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可靠性，减轻了设计者的劳动强度。本设计为通过EDA仿真软件MAX+PLUSII设计一个多功能数字钟，并下载到硬件中实现。本系统的设计电路由计时电路、动态显示电路、闹钟电路、控制电路、显示电路等部分组成。本系统采用动态显示的原理在数码管上显示12小时计时的时刻，具有清零、保持、校时、报时的功能，并在此基础上增加了闹铃、秒表、12小时制计时、A/P显示等功能。在设计过程中，将各部分均模块化，各模块间相互独立，又相互联系。本实验吸收了硬件软件化的思想，大部分功能通过软件来实现，使电路简单明了，系统稳定性大大提高。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能,发挥部分也得到完全的实现,而且有一定的创新功能。关键词数字钟、计数器、多功能、动态显示、原理图、仿真、模块化AbstractRecently,withtherapiddevelopmentofelectronicandcommunicationtechnology,itisrequiredtouseElectronicDesignAutomation(EDA)asatoolindesigningsystems.EDAderivesfromtheconceptsofComputerAidedDesign,ComputerAidedManufacture,ComputerAidedTestandComputerAidedEngineeringinthe1990s.DesignersuseHardwareDescribeLanguagetoaccomplishdesigningfilesontheplatformofsoftware.Then,computerwillfinishtheworkoflogicalcompiling,simplification,division,synthesis,optimizing,layout,trackingandsimulatingautomatically,anditcanalsoaccomplishtheworkofpropercompiling,logicalprojectinganddownloadingofthetargetchip.Asaresult,itevidentlyimprovestheefficiencyandreliabilityofthecircuitdesign,anditalsolightendesigner’sworkload.ThisexperimenthasdesignedamultifunctionaldigitalclockviausingtheMAX+PLUSII,andthebasicandextendedperformancesandfunctionsaresuccessfullyrealizedinthehardware.Thissystemincludestimecircuit,alarmcircuit,dynamicdisplaycircuit,controlcircuit,displaycircuit.Inthesystem,thesegmentdisplaycandisplaytimeinthe24-hourformat,itincludessuchfunctionsasclear,hold,checkthetimeandsoon.Wecanalsoaddalarm,stopwatch,12-hourformatdisplayandotherfunctionsonthatbasic.Inthedesigningprocess,manypartsaremodularized,theyarenotonlyindependentbutalsorelated.Manyfunctionsarefinishedbythesoftware.Soitsimplesthecircuitandenhancesthestabilityofthesystem.Notonlyallthebasicandextendedperformancesandfunctionsaresuccessfullyrealized,butalsoaccomplishsomeinnovationfunctions.Keywords：Digitalclock,arithmometer,multifunctional,dynamicdisplay,schematicdiagram,simulate,modularization目录1、引言........................................................12、EDA技术介绍.....................................................22.1EDA技术概况..................................................22.2ALTERAQUARTUSII软件介绍....................................23、设计电路的内容和功能要求..........................................43.1设计内容简介.................................................43.2课程设计要求基本要求.........................................44、硬件语言——VerilogHDL语言简介..................................44.1VerilogHDL发展史............................................44.2VerilogHDL概念..............................................54.3VerilogHDL特点..............................................54.2VerilogHDL应用实例..........................................65、方案论证..........................................................65.1设计方案.....................................................65.2整体设计方案介绍.............................................76、各子模块设计的原理和电路..........................................76.1模块介绍.....................................................76.2主控制模块的设计及仿真........................................76.2.1分频模块.................................................76.2.2计数器模块..............................................106.2.3控制模块................................................156.2.4数码管分配.............................................196.2.5显示模块................................................216.2.6报时模块................................................237、设计过程中遇到的问题.............................................26结束语..............................................................27参考资料............................................................28致谢................................................................2911、引言多功能数字钟数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒。数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站,码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,运运超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。数字钟计时的标准信号应该是频率相当稳定的1HZ秒脉冲，所以要设置标准时间源。数字钟计时周期是24小时，因此必须设置24小时计数器，应由模为60的秒计数器和分计数器及模为24的时计数器组成，秒、分、时由七段数码管显示。为使数字钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的。设计中采用开关控制校时直接用秒脉冲先后对“时”“分”“秒”计数器进行校时操作。能进行整点报时。在从59分50秒开始，每隔2秒钟发出一次低音“嘟”的信号，连续五次，最后一次要求最高音“嘀”的信号，此信号结束即达到正点。本文基于数字钟的的设计原理，利用Altera公司出品QuartusII软件以及相应的实验平台完成设计。通过实验了解QuartusII的各种功能，学习对个子模块设计后的仿真基本方法。利用所学数字电路知识，用电路元件设计数字钟基本部分，经过仿真调试后下载到实验箱上。此次设计的数字钟具有清零、校时和校分功能、计时显示功能、整点报时功能。22、EDA技术介绍2.1EDA技术概况20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。EDA是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布