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一、课题简介：
此次CPLD设计是借助MAX+PLUSII软件完成十进制计数器的制作，其中需要编译、生成GDF文件、接引脚、传输数据等过程；并以十进制计数器为引导，完成基本时钟、闹钟、整点报时、跑表的制作，并最终完成整个数字钟的综合设计另外。在此基础上可添加更多额外功能的扩展。
二、课题要求：
时、分、秒六位数码管显示（标准时间23点59分
59秒）；
具有小时、分钟校准功能；
整点报时：55，56，57，58，59低音响，正点高音，间断振铃(嘟--嘟--嘟--嘟--嘟--嘀);
跑表:最大计时99分59秒999毫秒。独立的跑表功能，不影响数字钟正常工作;
定时花样闹钟：可在00:00到23:59之间由用户设定任一时间，到时报警；
插入一段音乐，在跑表工作时开始播放。
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三、数字钟设计的逻辑结构：
四：数字钟设计的基本步骤：
（1）具有调时、调分功能的基本时钟：
运用24进制及60进制计数器组装，并接入相应输入输出器件。通过频率为1Hz的脉冲作为输入端接到60进制的计数器，以进位标志carry作为下一级的频率脉冲，从而实现了一个可以表示实际时间的时钟。此处用或门将外部的手动脉冲信号送进驱动实现了调时功能。
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60进制计数器的程序：（24、1000进制等计数器原理类似）
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity mp62_cnt60_5 is
port(clk,clr,en: in std_logic;
carry : out std_logic;
ge,shi : out std_logic_vector( 3 downto 0));
end ;
architecture one of mp62_cnt60_5 is
signal g,s :std_logic_vector(3 downto 0);
begin
process(clk,clr,en,g,s )
begin
Cpld课程学习报告第4页if clr='1' then
g<="0000";s<="0000";
elsif clk'event and clk='1' then
if en='0' then
if g="1001"and s="0101" then
g<="0000";s<="0000";carry<='1';
elsif g="1001" then
g<="0000" ; s<=s+1;
else g<=g+1;carry<='0';
end if;
end if;
end if;
end process;
ge<=g;shi<=s;
end;
（2）定时部分：
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定时部分有两个方面的说明：
1、二选一模块：当S为0时，显示正常时间；当S为1时，显示定时时间。
2、定时：因此，用an1控制调节的数字钟的类别，当an1为高电平，显示
的定时的时间，通过定时(dingshi）和定分（dimgfen）按键输入所要定时的时间，当为低电平的时候显示正常的时钟时间。
Cpld课程学习报告第6页（3）整点报时：
整点报时功能具体实现方法为：整点前五秒（55~59秒）发出du的声音，正整点的时候发出di的声音。具体程序段为:
process(a,b,c,d)
begin
if a>"0100" and b="0101" and c="1001" and d="0101"then
du<='1';
elsif a="0000" and b="0000" and c="0000" and d="0000"then
Cpld课程学习报告第7页di<='1';
else du<='0';
di<='0';
end if;
end process;
end;
（4）闹钟+整点报时：
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（5）附加功能——跑表：
跑表功能本质体现各种计数器的灵活运用。分频处理:实验装置中没能提供1khz的脉冲，可将3Mhz通过3k分频得到了想要的频率信号。具体过程是在计数三千后送出一个进位信号，进位信号就是1Khz的频率。跑表显示的时间是99:59:999。因此要用1000进制计数器，60进制计数器，100进制计数器。
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（6）定时+整点报时+跑表：
有两个方面的说明：
1、二选一模块：当S为0时，显示正常时间；当S为1时，显示跑表计时。
Cpld课程学习报告第10页部分程序如下：
process(a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,s)
begin
if s='0' then
t<="0000";u<=a;v<=b;w<=c;x<=d;y<=e;z<=f;
else t<=g;u<=h;v<=i;w<=j;x<=k;y<=l;z<=m;
end if;
end process;
end;
2、选择：用按键an2控制调节的数字钟的类别，当an2为高电平，显示跑表计数的时间，当an2为低电平的时候显示正常的时钟当时间。
最终结果：
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四、按键的功能：
五、课程学习中遇到的问题：
Cpld课程学习报告第12页（1）故意修改源程序后编译后仍然可以通过？
解：程序写完后需将保存为vhd格式的文件保存到当前文件，才是对当前文件进行编译。
（2）新建gdf文件将各个模块连线编译后为何不能生成原理图？
解：编译成功后需点击file——create default symbol，一生成原理图方便接下来的连线。
Cpld课程学习报告第13页（3）在进行整点报时设计时，整点的前五秒为何没有出现连续的du声而是一直在发出声音？以及du、di声音的控制？
答：接线时du信号用54号脚（1Hz），di信号用56号脚，同时54号
脚需和126号脚的1Hz频率接与门以实现间隔的du的声音。
（4）按键不足问题？
答：备由于按键个数的限制，采用分时复用的方式将跑表功能与时钟部分连接，因此只能用或门及非门电路解决跑表的功能按键与时
钟的功能按键的错位（跑表、暂停与时钟的清零，暂停互不影响）。
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六、学习心得——渐行渐远：
经过短短八周的学习，在黄老师的指导中我们学习了CPLD及电子CAD 的应用方法，重点学习了软件MAX+PLUSII。MAX+PLUSII软件方便了我们设计电路，提供了输入、编译、仿真、下载等一系列配套功能。
在此次任务后，我能够巩固和运用在cpld课程中学到的知识和技能，掌握了常用电子电路的一般设计方法，提高了设计能力和技能，在设计电路时要从全局出发，不要只追求一个模块的成功，还要考虑整体。因此，要想完全地掌握它，熟悉地运用它，还需要我在今后的学习中，经常练习，加以巩固。
VHDL语言设计数字时钟 实验性质：综合性实验级别： 开课单位：信息与通信工程学院通信工程系学时：4学时 一、实验目的： 1、学习用VHDL语言实现比较大型的电路的方法。 2、继续巩固cpld技术层次化设计方法。 二、实验器材： 计算机、Quartus II软件或xilinx ISE 三、实验内容： 设计一数字时钟，要求具有时、分、秒、计数显示功能，以24小时循环计时；具有清零，调节小时，分钟功能；具有整点报时功能。 四、实验步骤： 1、根据电路特点，用层次设计的概念，将此任务分成若干模块，规定每一模块的功能和各模块之间的接口。让几个学生分作和调试其中之一，然后再将各模块合起来联试。以培养学生之间的合作精神，同时加深层次化设计概念。 2、了解软件的元件管理深层含义，以及模块元件之间的连接概念，对于不同目录下的同一设计，如何融合。 3、模块说明： 各种进制的计数及时钟控制模块（10进制、6进制、24进制） 扫描分时显示，译码模块 各模块都用VHDL语言编写 实现电子钟原理图
各模块程序 秒模块： 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; entity second is Port ( clk : in STD_LOGIC; reset : in STD_LOGIC; semin : in STD_LOGIC; enmin : out STD_LOGIC; daout : out STD_LOGIC_VECTOR (6 downto 0)); end second; architecture Behavioral of second is signal count:std_logic_vector(6 downto 0); signal enmin_1,enmin_2:std_logic; begin daout<=count; enmin_2<=(semin and clk); enmin<=(enmin_1 or enmin_2); process(clk,reset,semin) begin if(reset='0')then count<="0000000"; enmin_1<='0'; elsif(clk'event and clk='1')then
FPGA/CPLD数字电路设计经验分享 摘要：在数字电路的设计中，时序设计是一个系统性能的主要标志，在高层次设计方法中，对时序控制的抽象度也相应提高，因此在设计中较难把握，但在理解RTL电路时序模型的基础上，采用合理的设计方法在设计复杂数字系统是行之有效的，通过许多设计实例证明采用这种方式可以使电路的后仿真通过率大大提高，并且系统的工作频率可以达到一个较高水平。 关键词：FPGA数字电路时序时延路径建立时间保持时间 1 数字电路设计中的几个基本概念： 1.1 建立时间和保持时间： 建立时间（setup time）是指在触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据稳定不变的时间，如果建立时间不够，数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器；保持时间（hold time）是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不变的时间，如果保持时间不够，数据同样不能被打入触发器。数据稳定传输必须满足建立和保持时间的要求，当然在一些情况下，建立时间和保持时间的值可以为零。PLD/FPGA开发软件可以自动计算两个相关输入的建立和保持时间 注：在考虑建立保持时间时，应该考虑时钟树向后偏斜的情况，在考虑建立时间时应该考虑时钟树向前偏斜的情况。在进行后仿真时，最大延迟用来检查建立时间，最小延时用来检查保持时间。 建立时间的约束和时钟周期有关，当系统在高频时钟下无法工作时，降低时钟频率就可以使系统完成工作。保持时间是一个和时钟周期无关的参数，如果设计不合理，使得布局布线工具无法布出高质量的时钟树，那么无论如何调整时钟频率也无法达到要求，只有对所设计系统作较大改动才有可能正常工作，导致设计效率大大降低。因此合理的设计系统的时序是提高设计质量的关键。在可编程器件中，时钟树的偏斜几乎可以不考虑，因此保持时间通常都是满足的。
摘要 伴随着集成电路技术的发展, 电子设计自动化(EDA)技术逐渐成为数字电路设计的重要手段。基于FPGA的EDA技术的发展和应用领域的扩大与深入，使得EDA技术在电子信息，通信，自动控制，计算机等领域的重要性日益突出。 本设计给出了一种基于FPGA的多功能数字钟方法，采用EDA作为开发工具，VHDL语言和图形输入为硬件描述语言，QuartusII作为运行程序的平台，编写的程序经过调试运行，波形仿真验证，下载到EDA实验箱的FPGA芯片，实现了设计目标。 系统主芯片采用CycloneII系列EP2C35F672C8。采用自顶向下的设计思想，将系统分为五个模块:分频模块、计时模块、报时模块、显示模块、顶层模块。用VHDL语言实现各个功能模块, 图形输入法生成顶层模块. 最后用QuartusII 软件进行功能仿真, 验证数字钟设计的正确性。 测试结果表明本设计实现了一个多功能的数字钟功能，具有时、分、秒计时显示功能，以24小时循环计时；具有校正小时和分钟的功能；以及清零，整点报时功能。 关键词：EDA技术；FPGA；数字钟；VHDL语言；自顶向下
Abstract Accompanied by the development of integrated circuit technology, electro nic design automation (EDA) technology is becoming an important means of digital circuit design. FPGA EDA technology development and expansion of a pplication fields and in-depth, the importance of EDA technology in the field of electronic information, communication, automatic control, computer, etc. hav e become increasingly prominent. This design gives a FPGA-based multifunctional digital clock using ED A as a development tool, VHDL language and graphical input hardware descri ption language, the QuartusII as a platform for running the program, written procedures debugging and running, the waveform simulation downloaded to th e FPGA chip to achieve the design goals. The main system chip CycloneII series EP2C35F672C8. Adopted a topdw n design ideas, the system is divided into five modules: frequency module, ti ming module, timer module, display module, the top-level module. With VHD L various functional modules, graphical input method to generate the top-level module. Last QuartusII under simulation, to verify the correctness of the digi tal clock design. The test results show that the design of a multifunctional digital clock, with seconds time display, 24-hour cycle timing; has a school, cleared, and th e whole point timekeeping functions. Key words: EDA technology; FPGA; VHDL language; top-down; digital cloc k
第一次作业 EDA 的英文全称是什么EDA 的中文含义是什么 答：ED自动化A 即Electronic Design Automation 的缩写，直译为：电子设计。 什么叫 EDA 技术利用 EDA 技术进行电子系统的设计有什么特点 答：EDA 技术有狭义和广义之分，狭义EDA 技术就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的电子系统到硬件系统的逻辑编译、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，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、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的一门新技术，或称为IES/ASIC 自动设计技术。 ①用软件的方式设计硬件；②用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；③设计过程中可用有关软件进行各种仿真；④系统可现场编程，在线升级；⑤整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。 从使用的角度来讲，EDA 技术主要包括几个方面的内容这几个方面在整个电子系统的设计中分别起什么作用 答：EDA 技术的学习主要应掌握四个方面的内容：①大规模可编程逻辑器件；②硬件描述语言；③软件开发工具；④实验开发系统。其中，硬件描述语言是重点。对于大规模可编程逻辑器件，主要是了解其分类、基本结构、工作原理、各厂家产品的系列、性能指标以及如何选用，而对于各个产品的具体结构不必研究过细。对于硬件描述语言，除了掌握基本语法规定外，更重要的是要理解VHDL 的三个“精髓”：软件的强数据类型与硬件电路的惟一性、硬件行为的并行性决定了VHDL 语言的并行性、软件仿真的顺序性与实际硬件行为的并行性；要掌握系统的分析与建模方法，能够将各种基本语法规定熟练地运用于自己的设计中。对于软件开发工具，应熟练掌握从源程序的编辑、逻辑综合、逻辑适配以及各种仿真、硬件验证各步骤的使用。对于实验开发系统，主要能够根据自己所拥有
毕业设计论文 多功能数字钟的VHDL设计 系 xxxxxxxxxxxxxxxxx 专业 xxxxxxxxxxxxx 学号 xxxxxxxxxxx 姓名 xxxxxxx 班级 xxxxxxxxxxxx 指导老师 xxxxxxxxxx 职称 指导老师职称 毕业设计时间 2009年11月——2010年1月
摘要:应用VHDL语言编程，进行了多功能数字钟的设计，并在MAX PLUSⅡ环境下通过了编译、仿真、调试。 关键词：VHDL；EDA；数字钟；仿真图 0.引言 随着科学技术的迅猛发展,电子工业界经历了巨大的飞跃。集成电路的设计正朝着速度快、性能高、容量大、体积小和微功耗的方向发展。基于这种情况,可编程逻辑器件的出现和发展大大改变了传统的系统设计方法。可编程逻辑器件和相应的设计技术体现在三个主要方面:一是可编程逻辑器件的芯片技术;二是适用于可逻辑编程器件的硬件编程技术,三是可编程逻辑器件设计的EDA开发工具,它主要用来进行可编程逻辑器件应用的具体实现。在本实验中采用了集成度较高的FPGA 可编程逻辑器件, 选用了VHDL硬件描述语言和MAX + p lusⅡ开发软件。VHDL硬件描述语言在电子设计自动化( EDA)中扮演着重要的角色。由于采用了具有多层次描述系统硬件功能的能力的“自顶向下”( Top - Down)和基于库(L ibrary - Based)的全新设计方法,它使设计师们摆脱了大量的辅助设计工作,而把精力集中于创造性的方案与概念构思上,用新的思路来发掘硬件设备的潜力,从而极大地提高了设计效率,缩短 了产品的研制周期。MAX + p lusⅡ是集成了编辑器、仿真工具、检查/分析工具和优化/综合工具的这些所有开发工具的一种集成的开发环境,通过该开发环境能够很方便的检验设计的仿真结果以及建立起与可编程逻辑器件的管脚之间对应的关系。 1. EDA简介 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（Electronic Design Automation）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操作性，减轻了设计者的劳动强度。 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。
中国矿业大学2012～2013学年第一学期 《数字系统设计基础》试卷（A）卷 考试时间：100 分钟考试方式：闭卷 学院_________班级_____________姓名___________学号____________ 一、选择题（20分，每题2分） 1.不完整的IF语句，其综合结果可实现：_________ A. 三态控制电路 B. 条件相或的逻辑电路 C. 双向控制电路 D. 时序逻辑电路 2．关于进程语句说法错误的是_________ A. PROCESS为一无限循环语句(执行状态、等待状态) B. PROCESS中的顺序语句具有明显的顺序/并行运行双重性 C. 进程必须由敏感信号的变化来启动 D. 变量是多个进程间的通信线 3、对于VHDL以下几种说法错误的是___________ A. VHDL程序中的实体部分是对元件和外部电路之间的接口进行的描述，可以看成是定义 元件的引脚 B. 一个完整的VHDL程序总是由库说明部分、实体和结构体等三部分构成 C. VHDL程序中是区分大小写的 D.结构体描述元件内部结构和逻辑功能 4.一个设计实体（电路模块）包括实体与结构体两部分，实体描述___________。 A. 实体与结构体之间的连接关系； B. 器件的内部功能； C. 实体使用的库文件； D. 器件外部可见特性如端口的数目、方向等 5. 组合逻辑电路中的毛刺信号是由于______引起的。 A. 电路中存在延迟 B.电路不是最简 C. 电路有多个输出 D.电路中使用不同的门电路 6. 下列关于临界路径说法正确的是___________ A. 临界路径与系统的工作速度无关 B. 临界路径减小有助于缩小电路规模 C. 临界路径减小有助于降低功耗 D. 临界路径是从系统输入到输出的各条路径中信号通过时间最长的那条路径 7. 关于FPGA和CPLD的区别说法正确的是___________ A. CPLD 更适合完成各种算法和组合逻辑，FPGA 更适合于完成时序逻辑
实验名称：数字时钟设计 姓名：杨龙成班级：电子与通信工程学号： 3120302012 成绩： 一、实验目的 1.掌握各类计数器及它们相连的设计方法； 2.掌握多个数码管显示的原理与方法； 3.掌握模块化设计方式； 4.掌握用VHDL语言的设计思想以及整个数字系统的设计。 二、实验内容 1. 设计要求 1）具有时、分、秒计数显示功能，在数码管显示00:00:00~23:59:59，以24小时循环计时。 2）完成可以计时的数字时钟时钟计数显示时有LED灯的花样显示。 3）具有调节小时、分钟及清零的功能。 4）具有整点报时功能。 2. 性能指标及功能设计 1）时钟计数：完成时、分、秒的正确计时并且显示所计的数字；对秒、分60进制计数，时钟—24进制计数，并且在数码管上显示数值。 2）时间设置：手动调节分钟、小时，可以对所设计的时钟任意调时间。可以通过实验板上的键7和键4进行任意的调整，因为时钟信号均是1HZ的，所以LED灯每变化一次就来一个脉冲，即计数一次。 3）清零功能：reset为复位键，低电平时实现清零功能，高电平时正常计数。 4）蜂鸣器在整点时有报时信号产生，产生“滴答.滴答”的报警声音。 5）根据进位情况，LED灯在时钟显示时有花样显示信号产生。 3. 系统方框图
三、设计原理和过程 3.1 硬件设计 本设计使用VHDL硬件开发板，可编程逻辑器件EMP1270T144C5系列。设计过程中用到的外围电路的设计有电源部分，可编程器件EMP1270T144C5，CPLD –JTAG接口，晶振和蜂鸣器，LED数码管显示，DIP开关与按键输入(具体电路见附录) 3.2 软件设计 3.2..1 程序包my_pkg的设计说明 为了简化程序设计增加可读性，系统采用模块化的设计方法，重复使用的组件以元件（component）的形式存在，以便相关块的调用。下面列出my_pkg组件包的代码。library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; package my_pkg is component div40M------------------------------------------------------------------元器件1 Port( clk: in std_logic; f1hz : out std_logic); end component; component count60-----------------------------------------------------------------元器件2 Port(clr,clk:in std_logic; one :buffer std_logic_vector(3 downto 0); ten :buffer std_logic_vector(3 downto 0); full:out std_logic; dout:buffer std_logic_vector(7 downto 0)); end component; component count24-----------------------------------------------------------------元器件3 Port(clr,clk:in std_logic;
第一次作业 1.1 EDA 的英文全称是什么？EDA 的中文含义是什么？ 答：ED自动化A 即 Electronic Design Automation 的缩写，直译为：电子设计。 1.2什么叫 EDA 技术？利用 EDA 技术进行电子系统的设计有什么特点？ 答：EDA 技术有狭义和广义之分，狭义 EDA 技术就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的电子系统到硬件系统的逻辑编译、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，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、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的一门新技术，或称为 IES/ASIC 自动设计技术。①用软件的方式设计硬件；②用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；③设计过程中可用有关软件进行各种仿真；④系统可现场编程，在线升级；⑤整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。 1.3从使用的角度来讲，EDA 技术主要包括几个方面的内容？这几个方面在整个电子系统的设计中分别起什么作用？
答：EDA 技术的学习主要应掌握四个方面的内容：①大规模可编程逻辑器件；②硬件描述语言；③软件开发工具；④实验开发系统。其中，硬件描述语言是重点。对于大规模可编程逻辑器件，主要是了解其分类、基本结构、工作原理、各厂家产品的系列、性能指标以及如何选用，而对于各个产品的具体结构不必研究过细。对于硬件描述语言，除了掌握基本语法规定外，更重要的是要理解 VHDL 的三个“精髓”：软件的强数据类型与硬件电路的惟一性、硬件行为的并行性决定了 VHDL 语言的并行性、软件仿真的顺序性与实际硬件行为的并行性；要掌握系统的分析与建模方法，能够将各种基本语法规定熟练地运用于自己的设计中。对于软件开发工具，应熟练掌握从源程序的编辑、逻辑综合、逻辑适配以及各种仿真、硬件验证各步骤的使用。对于实验开发系统，主要能够根据自己所拥有的设备，熟练地进行硬件验证或变通地进行硬件验证。 1.4 什么叫可编程逻辑器件(简称 PLD)？ FPGA 和 CPLD 的中文含义分别是什么？国际上生产FPGA/CPLD 的主流公司，并且在国内占有较大市场份额的主要有哪几家？其产品系列有哪些？其可用逻辑门/等效门数大约在什么范围？ 答：可编程逻辑器件(简称 PLD)是一种由用户编程以实现某种 逻辑功能的新型逻辑器件。 FPGA 和 CPLD 分别是现场可编程 门阵列和复杂可编程逻辑器件的简称。国际上生产 FPGA/CPLD 的主流公司，并且在国内占有市场份额较大的主要是Xilinx，Altera，Lattice 三家公司。Xilinx 公司的 FPGA 器件有 XC2000，XC3000，XC4000，XC4000E，XC4000XLA，XC5200 系列 等，可用门数为 1200～18 000；Altera 公司的 CPLD 器件有
基于VHDL语言实现数字电子钟的设计 一．设计要求： 1、设计内容 选用合适的可编程逻辑器件及外围电子元器件，设计一个数字电子钟，利用EDA软件（QUARTUS Ⅱ）进行编译及仿真，设计输入可采用VHDL硬件描述语言输入法）和原理图输入法，并下载到EDA实验开发系统，连接外围电路，完成实际测试。 2、设计要求 （1）具有时、分、秒计数显示功能。 （2）具有清零的功能，且能够对计时系统的小时、分钟进行调整。 （3）小时为十二小时制。 二．实验目的： 1.通过这次EDA设计中，提高手动能力。 2.深入了解时事时钟的工作原理，以及时事时钟外围硬件设备的组成。 3.掌握多位计数器相连的设计方法。 4.掌握十进制，六进制，二十四进制计数器的设计方法。 5.继续巩固多位共阴极扫描显示数码管的驱动，及编码。 6.掌握扬声器的驱动。 7.LED灯的花样显示。 8.掌握CPLD技术的层次化设计方法 三.实验方案： 数字系统的设计采用自顶向下、由粗到细, 逐步分解的设计方法, 最顶层电路是指系统的整体要求, 最下层是具体的逻辑电路的实现。自顶向下的设计方法将一个复杂的系统逐渐分解成若干功能模块, 从而进行设计描述, 并且应用EDA 软件平台自动完成各功能模块的逻辑综合与优化, 门级电路的布局, 再下载到硬件中实现设计。因此对于数字钟来说首先是时分秒的计数功能，然后能显示，附带功能是清零、调整时分。通过参考EDA 课程设计指导书，现有以下方案： 1.作为顶层文件有输入端口：时钟信号，清零按键，调时按键，调分按键；输出端口有：用于接数码管的八段码
输出口，扫描用于显示的六个数码管的输出口。 2.底层文件分为： （1）时间计数模块。分秒计数模块计数为60计数，时计数模块为12计数。 （2）显示模块。显示模块由一个六进制计数器模块和一个七段译码器组成。进制计数器为六选一选择器的选择判断端提供输入信号, 六选一选择器的选择输出端分别接秒个位、秒十位、分个位、分十位和时个位、时十位的选通位用来完成动态扫描显示，同时依次输出秒个位、秒十位、分个位、分十位和时个位、时十位数向给译码模块。 （3）报警模块当时间到整点时就报时。输入有时分秒计数，时钟脉冲。 （4）采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以不用此种作为显示.采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,但无法显示图形文字，在显示星期是也只能用数字表示，而且采用动态扫描法与单片机连接时,在编程时比较复杂。所以也不采用了LED数码管作为显示。采用LCD液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示文字,图形,显示多样,清晰可见,所以在此设计中采用LCD液晶显示屏。 四．实验原理： 1. 实验主控系统原理图： 模块设计原理图：
摘要:应用VHDL语言编程，进行了多功能数字钟的设计，并在MAX PLUSⅡ环境下通过了编译、仿真、调试。 关键词：VHDL；EDA；数字钟；仿真图 0.引言 随着科学技术的迅猛发展,电子工业界经历了巨大的飞跃。集成电路的设计正朝着速度快、性能高、容量大、体积小和微功耗的方向发展。基于这种情况,可编程逻辑器件的出现和发展大大改变了传统的系统设计方法。可编程逻辑器件和相应的设计技术体现在三个主要方面:一是可编程逻辑器件的芯片技术;二是适用于可逻辑编程器件的硬件编程技术,三是可编程逻辑器件设计的EDA开发工具,它主要用来进行可编程逻辑器件应用的具体实现。在本实验中采用了集成度较高的FPGA 可编程逻辑器件, 选用了VHDL硬件描述语言和MAX + p lusⅡ开发软件。VHDL硬件描述语言在电子设计自动化( EDA)中扮演着重要的角色。由于采用了具有多层次描述系统硬件功能的能力的“自顶向下”( Top - Down)和基于库(L ibrary - Based)的全新设计方法,它使设计师们摆脱了大量的辅助设计工作,而把精力集中于创造性的方案与概念构思上,用新的思路来发掘硬件设备的潜力,从而极大地提高了设计效率,缩短 了产品的研制周期。MAX + p lusⅡ是集成了编辑器、仿真工具、检查/分析工具和优化/综合工具的这些所有开发工具的一种集成的开发环境,通过该开发环境能够很方便的检验设计的仿真结果以及建立起与可编程逻辑器件的管脚之间对应的关系。 1. EDA简介 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（Electronic Design Automation）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操作性，减轻了设计者的劳动强度。 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
CPLD技术设计数字时钟电子报告课程设计设计题目数字电路专业班级07电气六2班学生姓名学号学生姓名学号指导老师起止日期2010年1月8日到2010年1月19日电气技术系二零一零年十二月目录1、摘要······································3 2、系统结构··································3 3、获取脉冲信号的方法························4 3.1、霍尔传感器······························4 3.2、光电传感器······························6 3.3、光电编码器······························7 4、硬件连接图及原理··························9 5、仿真······································10 6、PROTEL DXP原理图·························11 7、PCB 图···································13 8、CPLD芯片实物图·························14 9、硬件调试结果··························14 10、CPLD内部原理图·························14 11、课程设计实物图························16 12、元件清单································17 13、谢词····································18 摘要数字时钟是我们在生活中经常要用到的是生活中不可缺少的，学会使用CPLD 技术设计数字时钟具有很重要的意义，可以大大的节省成
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; entity clock is port( clk : in std_logic; rst : in std_logic; inc_min : in std_logic; sub_min : in std_logic; inc_hour : in std_logic; sub_hour : in std_logic; inc_day : in std_logic; sub_day : in std_logic; bao: out bit; set_time : in std_logic; sel : out std_logic_vector(2 downto 0); q : out std_logic_vector(7 downto 0)); end clock; architecture Behavioral of clock is signal sec_counter1:std_logic_vector(3 downto 0); signal sec_counter2:std_logic_vector(3 downto 0); signal min_counter1:std_logic_vector(3 downto 0); signal min_counter2:std_logic_vector(3 downto 0); signal hour_counter1:std_logic_vector(3 downto 0); signal hour_counter2:std_logic_vector(3 downto 0); signal day_counter1:std_logic_vector(3 downto 0); signal day_counter2:std_logic_vector(3 downto 0); signal dingshi:std_logic_vector(15 downto 0); signal divcounter : std_logic_vector(27 downto 0); signal div_clk : std_logic; signal scancounter : std_logic_vector(10 downto 0); signal scan_clk : std_logic; signal scan_out : std_logic_vector(2 downto 0); signal secseg1,secseg2,minseg1,minseg2,hourseg1,hourseg2,dayseg1,dayseg2:std_logic_vector(7 downto 0); begin --计数时钟，对外部输入时钟分频，此处只适用于仿真，实际进行时间计数时，分频后时钟应该满足1HZ。
东南大学自动化学院 《数字系统课程设计》 专业综合设计报告 姓名：_________________________ 学号: 专业：________________________ 实验室: 组别：______________________同组人员： 设计时间：年月日 评定成绩： _____________________ 审阅教师:
一.课程设计的目的与要求 二.原理设计 三.架构设计 四.方案实现与测试 五.分析与总结
专业综合设计的目的与要求（含设计指标） 主干道与乡村公路十字交叉路口在现代化的农村星罗棋布，为确保车辆安全、迅速地通过， 在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。红灯禁止通行；绿灯允许通行；黄 灯亮则给行驶中的车辆有时间行驶到禁行线之外。 主干道和乡村公路都安装了传感器， 检测 车辆通行情况，用于主干道的优先权控制。 设计任务与要求 （1）当乡村公路无车时，始终保持乡村公路红灯亮，主干道绿灯亮。 （2）当乡村公路有车时，而主干道通车时间已经超过它的最短通车时间时，禁止主干道通 行，让乡村公路通行。主干道最短通车时间为 25s 。 （3）当乡村公路和主干道都有车时，按主干道通车 25s ，乡村公路通车 16s 交替进行。 （ 4）不论主干道情况如何，乡村公路通车最长时间为 16s 。 （5）在每次由绿灯亮变成红灯亮的转换过程中间，要亮 5s 时间的黄灯作为过渡。 （6）用开关代替传感器作为检测车辆是否到来的信号。用红、绿、黄三种颜色的发光二极 管作交通灯。 要求显示时间，倒计时。 . 原理设计（或基本原理） HDL 语言，用ONEHOTI 犬态机编码表示交通灯控制器的四个状态（状态 0010，状态三： 0100，状态四： 1000）： 设置两个外部控制条件：重置（ set ）；乡村干道是否有车（ c —— c=1 表示无车； c=0 表示有 车） 设置一个内部控制条件： 时间是否计满 （ state —— state=0 表示计数完成； state=1 表示计 数没有完成） 本设计采用 Verilog ： 0001，状态二： 主干道红灯，显示 5 秒；乡村干道黄灯，显示 5 秒——（ 0001） 主干道红灯，显示 21 秒；乡村干道绿灯，显示 16 秒——（ 0010） 主干道黄灯，显示 5 秒；乡村干道红灯，显示 5 秒——（ 0100） 主干道绿灯，显示 25 秒；乡村干道红灯，显示 30 秒——（ 1000）
扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计 题目：数字时钟设计 课程：数字电子技术基础 专业：电气工程及其自动化 班级：电气8888班 学号：111712345 姓名：提莫队长 指导教师：年** 蒋** 完成日期： 2013年6月14日
总目录第一部分：任务书 第二部分：课程设计报告 第三部分：设计图纸
第一部分 任 务 书
《数字电子技术基础》课程设计任务书 一、课程设计的目的 本课程是在学完《数字电子技术基础》、《数字电子技术实验》之后，集中一周时间，进行的复杂程度较高、综合性较强的设计课题的实践环节，通过该教学环节，要求达到以下目的： 1.使学生进一步掌握数字电子技术的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力； 2.使学生基本掌常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力； 3.熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。 二、课程设计的要求 1.设计时要综合考虑实用、经济并满足性能指标要求； 2.必须独立完成设计课题； 3.合理选用元器件； 4.按时完成设计任务并提交设计报告。 三、课程设计进度安排 1、方案设计；(半天) 根据设计任务书给定的技术指导和条件，进行调查研究、查阅参考文献，进行反复比较和可行性论证，确定出方案电路，画出主要单元电路，数据通道，输入、输出及重要控制信号概貌的框图。 2、电路设计：(一天) 根据方案设计框图，并画出详细的逻辑图 3、装配图设计：(半天) 根据给定的元器件，结合逻辑图，设计出电路制作的具体装配图(即绘出组件数量，管脚号以及器件布置的实际位置)。同时配以必要的文字说明。 4、电路制作：(两天) 对选定的设计，按装配图进行装配，调试实验。 5、总结鉴定：(一天) 考核样机是否全面达到现定的技术指标，能否长期可靠地工作，并写出设计总结报。 四、设计题目及内容 1、题目：数字时钟电路 2、内容： （1）具有“时”“分”的数字显示时钟； （2）“秒”不作数字显示，只使“时”和“分”之间“：”间隔闪亮； （3）具有校分和校时功能； （4）具有整点报时功能（59分50秒开始间歇报时）。 五、设计要求 1、用中小型规模集成电路设计出所要求的电路； 2、在实验箱上安装、调试出所设计的电路； 3、部分课题要求用可编程逻辑器件（FPGA/CPLD）设计实现； 4、在EDA编程实验系统上完成硬件系统的功能仿真； 5、写出设计、调试、总结报告。 六、器件与器材
,考试作弊将带来严重后果！ 华南理工大学期末考试 《数字系统设计》试卷 1. 考前请将密封线内各项信息填写清楚； 所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)； ．考试形式：开（闭）卷； 本试卷共大题，满分100分，考试时间120分钟 (每小题2分，共16分) 大规模可编程器件主要有FPGA、CPLD两类，下列对CPLD结构与工作原理 ( C ) CPLD即是现场可编程逻辑器件的英文简称； CPLD是基于查找表结构的可编程逻辑器件； 早期的CPLD是从GAL的结构扩展而来； 在Altera公司生产的器件中，FLEX10K 系列属CPLD结构； 在VHDL语言中，下列对时钟边沿检测描述中，错误的是( D ) then ...; then ...; then ...; 在VHDL语言中，下列对进程（PROCESS）语句的语句结构及语法规则的描述中，正确( A ) PROCESS为一无限循环语句；敏感信号发生更新时启动进程，执行完成后，等待下一. 敏感信号参数表中，应列出进程中使用的所有输入信号； 进程由说明部分、结构体部分、和敏感信号参数表三部分组成； 当前进程中声明的信号也可用于其他进程 基于EDA软件的FPGA / CPLD设计流程，以下流程中哪个是正确的：( C ) 原理图/HDL文本输入→适配→综合→时序仿真→编程下载→功能仿真→硬件测试 原理图/HDL文本输入→功能仿真→综合→时序仿真→编程下载→适配→硬件测试； 原理图/HDL文本输入→功能仿真→综合→适配→时序仿真→编程下载→硬件测试 原理图/HDL文本输入→适配→时序仿真→编程下载→功能仿真→综合→硬件测试。 关于综合，从输入设计文件到产生编程文件的顺序正确的是：(B) ．逻辑综合→高层次综合→物理综合；
EDA课程设计报告 设计题目：数字时钟的设计 班级：电气工程及其自动化 姓名： 学号： 日期：2014年6月15日
目录 摘要 一、课程设计任务及要求 (3) 1.1实验目的 (3) 1.2功能设计 (4) 二、整体设计思想 (4) 2.1性能指标及功能设计 (4) 2.2总体方框图 (4) 三、详细设计........................................................................................................ 错误！未定义书签。 3.1数字时钟的结构：............................................................ 错误！未定义书签。 3.2控制模块的结构 (5) 3.3.1按键处理模块 (6) 3.3.2定时时钟模块 (6) 3.3.3扫描时钟模块 (6) 3.3.4定时计数模块 (6) 3.3.5显示控制模块 (7) 四、主程序 (7) 五、实验步骤 (14) 5.1工程建立及存盘14 5.2时序仿真14 5.3引脚锁定14 5.4硬件测试15 5.5实验结果15 结束语15参考文献16
EDA技术实现的数字电子时钟设计 作者：指导老师： 摘要 EDA技术在硬件实现方面融合了大规模集成电路制造技术，IC版图设计技术、ASIC测试与封装技术、FPGA /CPLD编程下载技术、自动检测技术等；EDA技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性。在现代技术的所有领域中，纵观许多得以飞速发展的科学技术，多为计算机辅助设计，而非自动化设计。显然，最早进入设计自动化的技术领域之一是电子技术，这就是为什么电子技术始终处于所有科学技术发展最前列的原因之一。不难理解，EDA技术已不是某一学科的分支，或某种新的技能技术，应该是一门综合性学科。它融合多学科于一体，打破了软件和硬件间的壁垒，是计算机的软件技术与硬件实现、设计效率和产品性能合二为一，它代表了电子设计技术合应用激活速的发展方向。 电子时钟以成为人们常生活中数字电子钟一般由振荡器，分频器，译码器，显示器等部分组成。电子时钟的应用非常广泛，应用于人家庭或车站、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活，学习，工作，娱乐带来极大的便利，尽管目前市场上以有现成电子时钟集成电路芯片，价格便宜这些都是数字电路中最基本的，应用最广的电路。数字电子钟的基本逻辑功能框图如下：它是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。他的计时装置的周期为24小时，显示满刻度为23时 59分59秒，另外应有校时功能。 关键字：EDA；VHDL语言；电子时钟 一、课程设计任务及要求 1.1实验内容 选用合适的可编程逻辑器件及外围电子元器件。设计一个数字电子钟，利用EDA 软件（QUARTUSⅡ）进行编译及仿真，设计输入可采取VHDL硬件描述语言输入法和原理图输入法，并下载到EDA实验开发系统，连接外围电路，完成实际测试。