课程设计(论文)：基于fpga的数字电子闹钟设计

课程设计(论文)：基于fpga的数字电子闹钟设计内容摘要：

..................................................... 12 参考文献 ..................................................................................................... 13 致 谢 ............................................................................................................. 14 第一章 设计方案 VHDL 简介 数字电路主要是基于两个信号（我们可以简单的说是有电压和无电压），用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路我们称之为数字电路，它具有逻辑运算和逻辑处理等功能，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。 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。 利用 EDA 技术进行电子系统的设计，具有以下几个特点：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。 因此， EDA 技术是现代电子设计的发展趋势。 EDA 技术伴随着计算机 、集成电路、电子系统设计的发展，经历了计算机辅助设计 (Computer Assist Design，简称 CAD)、计算机辅助工程设计 (Computer Assist Engineering Design，简称 CAE)和电子设计自动化 (Electronic Design Automation，简称EDA)三个发展阶段。 常用的硬件描述语言有 VHDL、 Verilog、 ABEL。 1 EDA 技术是随着集成电路和计算机技术的飞速发展应运而生的一种高级、快速、有效的电子设计自动化工具。 它是为解决自动控制系统设计而提 出的，从 70 年代经历了计算机辅助设计（ CAD），计算机辅助工程（ CAE），电子系统设计自动化（ ESDA） 3 个阶段。 前两个阶段的 EDA 产品都只是个别或部分的解决了电子产品设计中的工程问题；第三代EDA 工具根据工程设计中的瓶颈和矛盾对设计数据库实现了统一管理，并提出了并行设计环境概念，提供了独立于工艺和厂家的系统级的设计工具。 EDA 关键技术之一就是采用硬件描述语言对硬件电路进行描述，且具有系统级仿真和综合能力。 目前应用比较广泛的硬件描述语言就是 Verilog HDL。 2 Verilog HDL简介 Verilog HDL是目前大规模集成电路设计中最具代表性、使用最广泛的硬件描述语言之一。 具有如下特点： （ 1） 能够在不同的抽象层次上，如系统级、行为级、 RTL 级、门级和开关级，对设计系统进行精确而简练的描述。 （ 2）能够在每个抽象层次的描述上对设计进行仿真验证，及时发现及时发现可能存在的错误，缩短设计周期，并保存整个设计过程的正确性。 （ 3）由于代码描述与工艺过程实现无关，便于设计标准化，提高设计的可重用性。 如国有C 语言的编程基础经验，只需很短的时间就能学会和掌握 Verilog HDL，因此， Verilog HDL可以作为学习 HDL 设计方法的入门和基础。 设计思路 1 设计要求 设计简易的一分钟闹钟； 可手动输入定时时间（ 0~59s），如 30s； 两个动态数码管上跟踪显示时间的变化：如 30， 29， 28„„到了指定时间蜂鸣器发出 5s 的提示音； 采用 2 个动态数码管显示时间； 用蜂鸣器发出提示音； 拨码开关设置定 时时间。 2 设计思路 根据上述的设计要求，整个系统大致包括如下几个组成部分：它包括以下几个组成部分： 显示屏，由 2 个七段动态数码管组成，用于显示当前设置的闹钟时间并进行跟踪显示； 6 个拨码开关，用于输入闹钟时间； 3)复位键，确定新的闹钟时间设置，或显示已设置的闹钟时间； 4)蜂鸣器，在当前时钟时间与闹钟时间相同时，发出报警声。 第二章 模块介绍 计时模块 此模块共有 6 个拨码开关作为输入信号，当开关无输入时，都处于低电平状态，D D D D D1 和 D0 是并行数据输入端， CRN 是异步复位输入端， LDN 是预置控制输入端。 当开关有输入时，会产生一个六位的二进制输出信号 num，此信号表示动作的开关序号，它是作为动态显示模块的输入信号。 数码显示模块 这个模块有两个输入信号和两个输出信号。 其中一个是信号输入模块的输出 n。