EDA技术及应用实训报告

桂林电子科技大学信息科技学院《EDA技术及应用》实训报告学号1252100301姓名指导教师：覃琴2014年4月29日实训题目：数字日历电路1系统设计1.1设计要求1.1.1设计任务（1）用VerilogHDL语言设计出能够在EDA实训仪的I/O设备和PLD芯片实现的数字日历。（2）数字日历能够显示年、月、日、时、分和秒。（3）用EDA实训仪上的8只八段数码管分两屏分别显示年、月、日和时、分、秒，即在一定时间段内显示年、月、日（如20140101），然后在另一时间段内显示时、分、秒（如010101099），两个时间段能自动倒换。（4）数字日历具有复位和校准年、月、日、时、分、秒的按钮，但校年和校时同用一个按钮，即在显示年、月、日时用此按钮校年，在显示时、分、秒时则用此按钮校时。（5）体现创新部分1.1.2性能指标要求1）数字电路能够在一定的时间内显示切换的功能，并且能手动校准年月日和时分秒2）具有复位和进位的功能3）能起到提示的作用，如闹钟或亮彩灯等。1.2设计思路及设计框图1.2.1设计思路如图1.2.2所示1）EDA实训箱上的功能有限，可以用到的有8支数码管和12个lED灯。年、月、日和时、分、秒可以通过数码管显示，年月日和时分秒的切换可以通过拨动开关控制，校正可以通过按键实现。2）输入的秒脉冲由DEA实训仪上的20MHZ晶振经过分频得到，秒脉冲经过60分频后产生1分钟脉冲信号，在经过60分频后产生1小时的脉冲信号，最后进行24分频，得到1天的脉冲送24进制的cout输出。在将两个60分频和一个24分频的输出送到送到数码管的译码器输入端，得到24小时的计时显示结果。由此得到数字日历的计时器模块。1.2.2设计框图coutcout秒脉冲图1.2.2数字钟的原理框图2各个模块程序的设计2.1图11HZ秒脉冲的分频模块元件符号2.1输入的秒脉冲由EDA实训仪上的20MHZ晶振经过分频得到,设计一个输出频率为1HZ的秒脉冲。图1是1HZ秒脉冲的分频模块元件符号显示器显示器显示器20MHZ晶振六十进制计数器（分）六十进制计数器（分）二十四进制计数器（时）校时电路分频器输入电路图11HZ秒脉冲的分频模块元件符号2.2图2是cnt24与cnt60模块设计的元件符号图2cnt24与cnt60模块的元件符号2.3图3是计时器设计原理图clk秒时钟输入端，clrn清除输入端，低电平有效；jm、jf、js分别是校秒、校分和校时的输入端，下降沿有效；qm[7..0]、qf[7..0]和qs[7..0]分别是秒、分、和时的输出端；cout是“天”脉冲输出端。2.4数字日历电路的设计数字电路原理图包括包括计时器模块（jsq）、年月日模块（nyr2014）、控制模块（cour）、校时选择模块（xs_6）、显示选择模块（mux_16）和流水灯（LED）提示模块。图4是数字日历设计的原理图。图4是数字日历设计的原理图2.5控制模块的设计图5是控制模块的元件符号图5控制模块的元件符号clk是1s时钟输入端;k1和k2是控制输入端，k是控制输出端。k1k2=00或11时是自动显示模块，控制数码器用8s钟时间显示年月日8s显示时分秒，k1k2=01时仅控制显示时分秒，同时用j1、j2、j3校秒、校分和校时，k1k2=10时，仅显示年、月、日，同时用j1、j2、j3校年、校月和校日。2.6校时选择模块的设计校时选择模块的元件符号如图6所示。k是控制输入端，k=0是,控制将校时按钮j1、j2和j3的信号分别分别送到计时器模块的jm、jf、js,k=1时校时按钮j1、j2、j3的信号分别送到年月日模块的jr、jy、jn。图6校时选择模块的元件符号2.7显示选择模块图7是显示选择模块的元件符号。k是控制输入端，K=0时，控制将计时器模块送来的qm[7..0]、qf[7..0]、和qs[7..0]状态信号送到数码管显示。k=1时将年月日送来的qr[7..0]、qy[7..0]、qn[7..0]状态信号送到数码管显示。图7显示选择模块的元件符号2.8流水灯提示模块的设计图8是流水灯提示模块的元件符号。clk是一秒钟输入端，K是控制输入端，qy[7..0]（月）、qr[7..0]（日）是状态信号送到数码管显示。qo[11..0]是输出的流水灯图8流水灯提示模块的元件符号3调试过程当数字日历得所有模块编译成功后我首次下载到实训箱上时，它并不能实现进位的功能，经调整。数字日历的各基本功能通实现后，在其基础上新增了彩灯控制模块。经过逐条编写和更正。程序最终通过编译并能顺利下载到实训箱上进行验证。4功能测试4.1测试仪器与设备EDA实训箱4.2性能指标测试当所设定的生日到时流水灯能顺利的实现该提示功能，不过自动显示模块还是没能很准确的进行累加，该功能的延时时间超出了设计的时间。5实训心得体会从陌生到熟悉，我基本上的摸清了QuartusII9.0的用法。并逐渐掌握了verilogHDL语言的规则。并能编写简单的程序。经过查找资料和各个老师的耐心指导。我完成了数字日历电路的设计。不仅添加了创新部分，还在EDA实训仪上成功实现了它的彩灯旋转功能。并用一个拨动开关来控制灯的亮灭。记得刚开始拿到实训课题时，我那一脸的茫然，不知从哪儿入手。来回跑了图书馆好几趟，最后跟着舍友起步。从编写代码开始，经编译后逐个查找错误并纠正。几番波折，最终完成了数字日历的设计和添加了创新功能。通过此次EDA实训我熟练的掌握了QuartusII9.0软件，并能通过波形仿真更加透彻的掌握了程序与该设计。从编程到生成元器件再到波形仿真和成功下载，给我的最大体会是一步一个脚印，付出总会有回报的。6参考文献【1】EDA技术与应用江国强【2】EDA技术与verilog设计王金明冷自强附录附录1：仿真波形图（部分模块）cnt24模块仿真波形图nyr模块仿真波形图附录2:程序清单2.1分频器模块modules_1(clk,cout);inputclk;reg[24:0]q;outputregcout;always@(posedgeclk)beginif(q==20000000-1)q=0;//1selseq=q+1;if(q=10000000-1)cout=1;//0.5selsecout=0;endEndmodule2.2cnt24计数器源程序modulecnt24(clk,clrn,j,q,cout);//clk秒时钟输入端，clrn清除输入端，cout“天”脉冲输出端inputclk,clrn,j;//j校时输入端，outputreg[7:0]q;outputregcout;always@(posedgeclk^jornegedgeclrn)//j与时钟输入端clk异或就可以达到校时的作用beginif(~clrn)q=0;//低电平有效elsebeginif(q=='h23)q=0;elseq=q+1;if(q[3:0]=='ha)beginq[3:0]=0;q[7:4]=q[7:4]+1;endif(q=='h23)cout=1;elsecout=0;endendendmodule2.3cnt60计数器源程序modulecnt60(clk,clrn,j,q,cout);inputclk,clrn,j;outputreg[7:0]q;outputregcout;always@(posedgeclk^jornegedgeclrn)beginif(~clrn)q=0;elsebeginif(q=='h59)q=0;elseq=q+1;if(q[3:0]=='ha)beginq[3:0]=0;q[7:4]=q[7:4]+1;endif(q=='h59)cout=1;elsecout=0;endendendmodule2.4年月日模块modulenyr2014(clrn,clk,jn,jy,jr,qn,qy,qr);inputclrn,clk,jn,jy,jr;output[15:0]qn;output[7:0]qy,qr;reg[15:0]qn;reg[7:0]qy,qr;regclkn,clky;reg[7:0]date;regclkn1,clkn2,clkn3;initialbeginclkn1=1;clkn2=2;clkn3=1;endinitialbeginqn='h2000;qy=1;qr=1;endalways@(posedge(clk^jr)ornegedgeclrn)beginif(~clrn)qr=1;elsebeginif(qr==date)qr=1;elseqr=qr+1;if(qr[3:0]=='ha)beginqr[3:0]=0;qr[7:4]=qr[7:4]+1;endif(qr==date)clky=1;elseclky=0;endendalways@(posedgeclky^jyornegedgeclrn)beginif(~clrn)qy=1;elsebeginif(qy=='h12)qy=1;elseqy=qy+1;if(qy[3:0]=='ha)beginqy[3:0]=0;qy[7:4]=qy[7:4]+1;endif(qy=='h12)clkn=1;elseclkn=0;endendalwaysbegincase(qy)'h01:date='h31;'h02:beginif((qn/4==0)&(qn/100!=0)|(qn/400==0))date='h29;elsedate='h28;end'h03:date='h31;'h04:date='h30;'h05:date='h31;'h06:date='h30;'h07:date='h31;'h08:date='h31;'h09:date='h30;'h10:date='h31;'h11:date='h30;'h12:date='h31;default:date='h30;endcaseendalways@(posedge(clkn^jn)ornegedgeclrn)beginif(~clrn)qn[3:0]=0;elsebeginif(qn[3:0]==9)qn[3:0]=0;elseqn[3:0]=qn[3:0]+1;if(qn[3:0]==9)clkn1=0;elseclkn1=1;endendalways@(posedgeclkn1ornegedgeclrn)beginif(~clrn)qn[7:4]=0;elsebeginif(qn[7:4]==9)qn[7:4]=0;elseqn[7:4]=qn[7:4]+1;if(qn[7:4]==9)clkn2=0;elseclkn2=1;endendalways@(posedgeclkn2ornegedgeclrn)beginif(~clrn)qn[11:8]=0;elsebeginif(qn[11:8]==9)qn[11:8]=0;elseqn[11:8]=qn[11:8]+1;if(qn[7:4]==9)clkn3=0;elseclkn3=1;endendalways@(posedgeclkn3ornegedgeclrn)beginif(~clrn)qn[15:12]=2;elseif(qn[15:12]==9)qn[15:12]=0;elseqn[15:12]=qn[15:12]+1;endEndmodule2.5校时选择模块modulexs_6(k,jm,jf,js,jr,jy,jn,j1,j2,j3);//k是控制输入端inputk,j1,j2,j3;outputregjm,jf,js,jr,jy,jn;alwaysBeginif(k==0){jm,jf,js}={j1,j2,j3};//k=0是,控制将校时按钮j1、j2和j3的信号分别分别送到计时器模块的jm、jfelse{jr,jy,jn}={j1,j2,j3};//k=1时校时按钮j1、j2、j3的信号分别送到年月日模块的jr、jy、jnendEndmodule2.6显示选择模块的设计modulemu