最新数字钟VHDL设计报告Word文档格式.docx
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时序仿真6
步骤5：
引脚锁定9
步骤6：
编程下载9
2、实验箱显示10
六、总结11
参考文献11
附录：
11
人类社会已进入到高度发达的信息化社会。
信息化社会的发展离不开电子信息产品开发技术、产品品质的提高和进步。
电子信息产品随着科学技术的进步，其电子器件和设计方法更新换代的速度日新月异。
实现这种进步的主要原因就是电子设计技术和电子制造技术的发展，其核心就是电子设计自动化（EDA，Electronics
Design
Automation）技术，EDA技术的发展和推广应用又极大地推动了电子信息产业的发展。
为保证电子系统设计的速度和质量，适应“第一时间推出产品”的设计要求，EDA技术正逐渐成为不可缺少的一项先进技术和重要工具。
目前，在国内电子技术教学和产业界的技术推广中已形成“EDA热”，完全可以说，掌握EDA技术是电子信息类专业学生、工程技术人员所必备的基本能力和技能。
EDA技术在电子系统设计领域越来越普及，本设计主要利用VHDL语言在EDA平台上设计一个电子数字钟，它的计时周期为24小时，显示满刻度为24时59分59秒，另外还具有校时功能和闹钟功能。
总的程序由几个各具不同功能的单元模块程序拼接而成，其中包括分频程序模块、时分秒计数和设置程序模块、比较器程序模块、三输入数据选择器程序模块、译码显示程序模块和拼接程序模块。
并且使用QUARTUS
II软件进行电路波形仿真，下载到EDA实验箱进行验证。
数字钟EDAVHDL语言
一、设计目的
1、熟练地运用数字系统的设计方法进行数字系统设计；
2、能进行较复杂的数字系统设计；
3、按要求设计一个数字钟。
二、设计内容
1、要求显示秒、分、时，显示格式如下：
图2.1显示格式
2、可清零、可调时，具有整点报时功能。
三、设计原理
数字钟以其显示时间的直观性、走时准确性作为一种计时工具，数字钟的基本组成部分离不开计数器，在控制逻辑电路的控制下完成预定的各项功能。
数字钟的基本原理方框图如下：
图3.1数字钟实现原理框图
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，即从0到59循环计数，时钟——24进制计数，即从0到23循环计数，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，这样使数字钟真正具有使用功能。
我们可以通过实验板上的键7和键4进行任意的调整，因为我们用的时钟信号均是1HZ的，所以每LED灯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。
可以根据我们自己任意时间的复位。
4）蜂鸣器在整点时有报时信号产生，蜂鸣器报警。
产生“滴答.滴答”的报警声音。
5）LED灯在时钟显示时有花样显示信号产生。
即根据进位情况，LED不停的闪烁，从而产生“花样”信号。
根据总体方框图及各部分分配的功能可知，本系统可以由秒计数器、分钟计数器、小时计数器、整点报时、分的调整以及小时的调整和一个顶层文件构成。
采用自顶向下的设计方法，子模块利用VHDL语言设计，顶层文件用原理图的设计方法。
显示：
小时采用24进制，而分钟均是采用6进制和10进制的组合。
2、数字钟设计的电路原理图
图3.324进制数字钟的电路图
3、VHDL设计
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYalertIS
PORT（clk:
INSTD_LOGIC;
dain:
INSTD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0）;
speak:
OUTSTD_LOGIC;
lamp:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（2DOWNTO0））;
ENDalert;
ARCHITECTUREfunOFalertIS
SIGNALcount:
STD_LOGIC_VECTOR（1DOWNTO0）;
SIGNALcount1:
BEGIN
speaker:
PROCESS（clk）
IF（clk'
eventandclk='
1'
）THEN
IF（dain="
0000000"
speak<
=count1
（1）;
IF（count1>
="
10"
count1<
00"
;
--count1为三进制加法计数器
ELSE
=count1+1;
ENDIF;
ENDPROCESSspeaker;
lamper:
IF（rising_edge（clk））THEN
IF（count<
IF（count="
lamp<
001"
--循环点亮三只灯
ELSIF（count="
01"
010"
100"
ENDIF;
count<
=count+1;
ENDPROCESSlamper;
ENDfun;
注：
详细的VHDL文件见附录
四、设计仪器、设备
PC机一台、GW48教学实验系统一台、下载电缆一根（已接好）
五、设计步骤
1、用VHDL程序设计
为本项设计建立文件夹
任何一项设计都是一项工程，都必须首先为此工程建立一个放置与此工程相关的所有的文件夹，在此文件夹被EDA软件默认为工作库。
一个设计项目可以包含多个设计文件，一般不同的设计项目最好放在不同的文件夹中。
注意：
文件名不能使用中文，且不能带空格。
输入设计项目和存盘
1）打开QUARTUS||，单击“file”菜单，将鼠标移到NewProjectWizard选项单击则显示如下图内容，在其中建立项目名和实体名，项目名和实体必须保持一致，最后点击finish完成
图6.1建立NewProject
2）在其中点击file→new，选择原理图编辑器，在这里我们建立VHDL文件，点击确定则显示下图情况，可以在里面键入程序，如下图。
图6.2输入程序
选择目标器件并编译
1）在Assign选项的下拉菜单中选择器件选择项Device，如图所示。
在DeviceFamily（器件序列栏）中选定目标器件对应的序列名，EPF10K10对应的是FLEX10K系列。
为了选择EPF10K10LC84-4器件，应将此栏下方标有ShowonlyFastestSpeedGrades的勾消去，以便显示出所有速度级别的器件。
完成器件选择后，按OK键。
所选器件必须与目标板的器件型号完全一致。
选择CyclonePackage:
TQFPPIN:
144Speedgrade:
8
图6.3选择目标板器件型号
3）输入完程序以后点击工具栏右方一个紫色的三角符号“”，然后运行程序，如果程序出现错误在改正。
时序仿真
1．建立波形文件：
选择File->
New，选择VectorWaveformFile，单击OK。
图6.4建立波形文件
2．选择Edit->
EndTime选项，如图6.6所示，设定仿真时间宽度。
图6.5设置仿真时间
3．双击Name下的空白处，弹出InsertNodorBus对话框，单击NodeFinder。
图6.6选择添加结点设置
4．如图6.7所示选定各个选择项。
图6.7选择结点
5．单击OK，完成引脚输入。
图6.8
6．加上输入信号后波形文件存盘。
图6.9波形
７．运行仿真器。
在Processing菜单下选择StartSimulation项，直到Simulatorwassuccessful出现，仿真结束。
完成波形如图所示。
引脚锁定
选择AssignPin\Location\Chip，在跳出的窗口中的NodeName栏中用键盘输入半加器的端口名，如a、b等。
如果输入的端口名正确，在右侧的PinType栏将显示该信号的属性。
输入以后如下图，设定完成以后再运行一次程序。
图6.11引脚锁定
编程下载
1）首先将下载线把计算机的打印机口与目标板（如开发板或实验板）连接好，打开电源
2）下载方式设定。
选择MAX+plusIIProgrammer选项，跳出下图左侧所示的编程器窗口，然后选择OptionsHardwareSetup硬件设置选项，其窗口图中左侧所示。
在其下拉菜单中选ByteBlaster（MV）编程方式。
此编程方式对应计算机的并行口下载通道，“MV”是混合电压的意思，主要指对ALTERA的各类芯核电压（如5V、3.3V、2.5V与1.8V等）的FPGA/CPLD都能由此下载。
此项设置只在初次装软件后第一次编程前进行，设置确定后就不必重复此设置了
图6.12下载编译
最后点击start按钮，进入下载模式，等待下载完成以后在试验箱上进行调试检测是否正确。
2、实验箱显示
（1）任意设置时间，让其从这一时间开始显示
图6.13设置时间
（2）时间显示为24进制，当时间显示到大23:
59:
59后将会从00：
00：
00开始显示
图6.14数字钟为24进制显示
图6.15时间跳变到000000
六、总结
经过几周EDA实验的学习，使我受益匪浅。
这不仅增强了我对EDA设计的兴趣，更掌握了基本的电路设计流程、方法以及技巧。
具备了这些基本知识，为今后的自主学习奠定了良好的基础。
在编写时可以相互借鉴，这样可以节省一定的时间，尤其是24进制的处理上，我们采用了简单的方法即可完成多个功能的顺利实现。
此次设计不足之处是不能进行定时闹钟，这是有待改进的地方，当然我们也可以在闹钟的时候采用音乐提醒，可以和乐曲硬件演奏电路设计相结合，这样数字钟的功能才算是完美。
在设计中还是需要注意一些常见的问题，比如实体名、项目名等，还有在编写VHDL文件时，一些文件名也是需要注意的。
最后感谢査老师对我们的指导，以及同学们对我的帮助，使得实验能够顺利完成！
参考文献
1、沈明山编著，EDA技术及可编程器件应用实训
北京：
科学出版社
2、崔建明主编，电工电子EDA仿真技术
高等教育出版社，2004
3、李衍编著，EDA技术入门与提高王行
西安：
西安电子科技大学出版社
4、侯继红,
李向东主编，EDA实用技术教程
中国电力出版社
5、侯伯亨等，VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计
西安:
西安电子科技大学出版
VHDL设计程序
1、秒
USEIEEE.STD_L
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