八层电梯vhdl实现课程设计报告Word格式文档下载.docx
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2.1课设设计思路和模块划分6
2.1.1课设主要功能6
2.1.2课设设计思路6
2.1.3课设模块划分6
2.2主程序模块（dt.vhd）功能设计与仿真7
2.2.1输入输出管脚及程序中定义变量介绍7
2.2.2设计原理7
2.2.3主程序模块（dt.vhd）原程序9
2.2.4主程序模块（dt_t.vhd）测试程序16
2.3电梯所在楼层七段数码显示模块（seg.vhd）功能设计与仿真17
2.3.1输入输出管脚及程序中定义变量介绍17
2.3.1设计原理17
2.3.2电梯所在楼层七段数码显示模块（seg.vhd）原程序18
2.3.3电梯所在楼层七段数码显示模块（seg_t.vhd）测试程序18
2.4电梯运行状态数码点阵显示模块（dian.vhd）功能设计与仿真19
2.4.1输入输出管脚及程序中定义变量介绍19
2.4.2设计原理20
2.4.3电梯运行状态数码点阵显示模块（dian.vhd）原程序20
2.4.4电梯运行状态数码点阵显示模块（dian_t.vhd）测试程序21
2.5顶层综合程序（top.vhd）22
2.5.1综合程序（top.vhd）连线图22
2.5.2综合程序（top.vhd）原程序22
2.5.3综合程序（top_t.vhd）测试程序25
3课题设计实现27
3.1各个模块仿真波形截图27
3.1.1主程序模块仿真波形图27
3.1.2电梯所在楼层七段数码显示模块仿真波形图28
3.1.3电梯运行状态数码点阵显示模块仿真波形图28
3.1.4顶层综合程序仿真波形图29
3.2Dc和icc仿真图30
3.2.1Dc仿真图30
3.2.2Icc仿真图32
4附：
篮球三十秒原程序和仿真截图33
4.1设计要求33
4.2原程序与仿真程序33
4.2.1主程序（cnt30.vhd）33
4.2.2主程序测试程序（cnt30_t.vhd）34
4.2.3七段译码显示程序（disp.vhd）35
4.2.4七段译码显示仿真程序（disp_t.vhd）35
4.2.5顶层综合程序（top.vhd）36
4.2.6顶层综合测试程序（top_t.vhd）37
4.3测试仿真波形图38
5总结与体会40
参考文献41
1绪论
随着晶体管的出现，集成电路随之产生，并极大地降低了电路的尺寸和成本。
而由于追求集成度的提高，渐渐设计者不得不利用EDA、CAD工具设计集成电路的版图，这样大大提高了工作效率。
1982年诞生了VHDL（Very-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage）语言，而如今，在电子工程领域，VHDL已成为事实上的通用硬件描述语言。
本文主要介绍一种基于VHDL语言的八层电梯设计。
1.1集成电路的前世今生
1.1.1集成电路出现
集成电路（英语：
integratedcircuit,IC）、或称微电路（microcircuit）、微芯片（microchip）、芯片（chip）在电子学中是一种把电路（主要包括半导体设备，也包括被动组件等）小型化的方式，并通常制造在半导体晶圆表面上。
二十世纪中期前，在爱迪生效应的启发下，一些科学家发明了真空二极管、三极管，接着真空管得到了一些实际的应用，但是由于其体积巨大，不利于大规模电路的应用，而随着时代的发展，大规模电路的出现成为了必然，于是人们寻找另一种体积小又与电子管功能一样的器件。
1947年，约翰·
巴丁、沃尔特·
布喇顿和威廉·
肖克利终于发明了晶体管，其中巴丁、布喇顿主要发明半导体三极管；
肖克利则是发明PN二极管。
晶体管被认为是现代历史中最伟大的发明之一，在重要性方面可以与印刷术，汽车和电话等发明相提并论。
晶体管在当今社会的重要性主要是因为晶体管可以使用高度自动化的过程进行大规模生产的能力，因而可以不可思议地达到极低的单位成本。
晶体管发明并大量生产之后，其得到了大量的应用，从而取代了体积庞大的真空管在电路中的功能和角色。
与真空管相比，晶体管的体积明显缩小，而且速度也和快，功耗也比较低。
因为晶体管的低成本和后来的电子计算机，数字化信息的浪潮来到了。
由于晶体管体积较小，一些科学家想到了将其集成在一个电路上或者一块硅片上的思想。
随着20世纪中后期半导体制造技术进步，1958年杰克•基尔比发明了第一个集成电路。
其中包括一个双极性晶体管，三个电阻和一个电容器，相较于现今科技的尺寸来讲，体积相当庞大。
虽然如此，但是它的出现也是具有重要的意义的。
1.1.2集成电路的现状
从杰克·
基尔比发明了第一个集成电路到如今，集成电路的发展在摩尔定理的引导下已经发展到了一个新的高度，电子电路的设计越来越趋向于小型化和高速化，越来越多的应用已经由复杂的模拟电路转化为简单的数字逻辑集成电路。
根据一个芯片上集成的微电子器件的数量，集成电路可以分为以下几类：
小规模集成电路（SSI英文全名为SmallScaleIntegration,逻辑门10个以下或晶体管100个以下）、中规模集成电路（MSI英文全名为MediumScaleIntegration,逻辑门11~100个或晶体管101~1k个）、大规模集成电路（LSI英文全名为LargeScaleIntegration,逻辑门101~1k个或晶体管1,001~10k个）、超大规模集成电路（VLSI英文全名为Verylargescaleintegration,逻辑门1,001~10k个或晶体管10,001~100k个）、甚大规模集成电路（ULSI英文全名为UltraLargeScaleIntegration,逻辑门10,001~1M个或晶体管100,001~10M个）。
而根据处理信号的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路、和兼具模拟与数字的混合信号集成电路。
仅仅在其开发后半个世纪，集成电路变得无处不在，电脑，手机和其他数字电器成为现代社会结构不可缺少的一部分。
这是因为，现代计算，交流，制造和交通系统，包括互联网，全都依赖于集成电路的存在。
甚至很多学者认为有集成电路带来的数字革命是人类历史中最重要的事件。
IC的成熟将会带来科技的大跃进，不论是在设计的技术上，或是半导体的制程突破，两者都是息息相关。
最先进的集成电路是微处理器或多核处理器的核心，可以控制电脑到手机到数字微波炉的一切。
存储器和特定应用集虽然设计开发一个复杂集成电路的成本非常高，但是当分散到通常以百万计的产品上，每个集成电路的成本最小化。
集成电路的性能很高，因为小尺寸带来短路径，使得低功率逻辑电路可以在快速开关速度应用。
成电路是其他集成电路家族的例子，对于现代信息社会非常重要。
“集成电路中的晶体管数量，每1.5年增加一倍。
”从戈登·
摩尔提出这个定理之后，集成电路基本上按照这个趋势进行，但是随着集成度的提高，集成电路的发展必定会遇到瓶颈。
目前集成电路发展道路上存在的一些亟待攻克的问题：
器件物理极限问题，光刻工艺问题，互连线限制问题等。
（图1）
1.2VHDL语言简介
VHDL全名Very-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage,诞生于1982年。
1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。
自IEEE-1076（简称87版）之后，各EDA公司相继推出自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。
1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本，简称93版。
VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，得到众多EDA公司支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。
VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。
它在80年代的后期出现。
最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言。
---VHDLExample
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
--库声明
entityTONEis
port（A,B:
instd_logic;
--实体定义
C:
outstd_logic）;
endTONE;
architectureEXofTONEis
--结构体定义
Begin
C<
=AORB;
endEX;
VHDL翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言，主要是应用在数字电路的设计中。
它在中国的应用多数是用在FPGA/CPLD/EPLD的设计中。
当然在一些实力较为雄厚的单位，它也被用来设计ASIC。
VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。
除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。
VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分,及端口）和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。
在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。
这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。
与其他硬件描述语言相比，VHDL具有以下特点：
功能强大、设计灵活，支持广泛、易于修改，强大的系统硬件描述能力，独立于器件的设计、与工艺无关，很强的移植能力，易于共享和复用。
2课题功能设计与仿真
本章介绍八层电梯的基本原理与设计思路（模块划分），各模块的功能设计与仿真实现。
2.1课设设计思路和模块划分
2.1.1课设主要功能
本课设主要要实现的功能是实现八层电梯的功能，即电梯内部有可以选择停靠楼层数的按钮，还有选择后在未完成停靠任务前会一直点亮的灯的功能；
电梯外部有本层要上升或者下降请求的按钮；
还有标示电梯门开关的指示灯，并且可以设定电梯门从开门到关门的时间；
通过七段数码管标示电梯所在位置的功能；
通过数码管表示电梯运行状态的功能。
2.1.2课设设计思路
先设计主程序，即用来处理楼层升降请求以及标示状态等功能，然后设计用来将主程序中输出的所在楼层信号用数码管显示出来的程序，最后是设计用来将主程序输出的运行状态用数码点阵直观地表示出来的程序。
然后每次设计好各个模块后，都要进行测试，观察是否满足该程序的设计要求。
最后，当所有的程序都满足设计要求后，再通过top程序，将所有的模块合并在一起，并进行测试。
在这个过程中，要做好各个进度中的测试，每当发现测试结果不符合要求时，就要对程序进行修改，然后继续测试、完善。
通过这种做法完成最终所要求的八层电梯的设计。
2.1.3课设模块划分
通过2.1.2中的设计思路分析，我们可以将程序分成以下三个模块，主程序（dt.vhd），电梯所在楼层七段数码显示模块（seg.vhd），电梯运行状态数码点阵显示模块（dian.vhd）。
最后将这三个模块，通过top.vhd综合起来，完成最后的要求。
2.2主程序模
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