基于vhdl的mealy状态机设计Word格式文档下载.docx

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张振义（副教授）2012年05月01日烟台大学-1-基于VHDL的Mealy状态机设计姓名：

张伶燕导师：

张振义老师2012年05月01日烟台大学烟台大学毕业论文（设计）任务书院（系）：

光电信息科学技术学院姓名张伶燕学号200813503337毕业届别2012专业电子信息工程毕业论文（设计）题目基于VHDL的Mealy状态机设计指导教师张振义学历硕士职称副教授所学专业火力与指挥控制主要内容:

用VHDL语言设计状态机，给出状态机的基本原理和具体的设计过程，利用开发工具QuartusII对状态机设计结果的仿真验证。

对设计出的状态机的性能进行简单分析、优化。

基本要求:

着重培养学生查阅文献、获取信息及独立分析的能力；

专业外文的阅读和翻译能力；

使用计算机（包括索取信息、计算机绘图、数据处理、多媒体软件应用等）的能力；

独立解决问题的能力；

撰写论文的能力及答辩时的口头表达能力。

进度安排：

5-6周：

查找、阅读、翻译文献。

6-7周：

素材加工及系统分析。

7-8周：

撰写论文大纲。

8-10周：

撰写论文。

10-11周：

论文修改完善。

11-13周：

定稿，打印论文，准备答辩。

指导教师（签字）：

年月日院（系）意见：

教学院长（主任）（签字）：

年月日备注：

-3-烟台大学毕业论文（设计）基于VHDL的Mealy状态机设计[摘要]：

伴随着现代化技术的普遍出现，集成电路IC的快速发展，电子设计自动化也就是EDA技术成为模拟和数字电路系统等诸多领域主要的设计手段，。

VHDL出现于1982年，是一种经过IEEE确认的标准硬件语言，在电子设计领域，VHDL得到迅速的传播和广泛得到应用。

使用硬件描述语言HDL来完成设计文件是EDA的一个主要特征。

以帮助理解Mealy状态机为目的，本文用VHDL语言设计状态机，给出了状态机的基本原理和具体的设计过程，并利用开发工具QuartusII对状态机设计的结果进行仿真验证。

状态机的性能优化部分给出了一种设计方法，对于所有需要优化的状态机项目有一定的参考意义。

通过对这些图形的分析，来验证设计方法的正确性和通用型，最后介绍了设计的应用效果，并写下自己对状态及设计的几点体会和感受。

结尾部分，借此机会，表达了自己对此论文指导老师及所有在大学期间向我们传播知识的老师们和同学们的衷心感谢。

关键词：

EDAVHDLMealy型QuartusIIBasedonVHDLMealystatemachinedesign[Abstract]:

Withmoderntechnologytoappeargenerally,integratedcircuitICfastdevelopment,theelectronicdesignautomationisalsotheEDAtechnologyasanaloganddigitalcircuitsystemmanyfieldssuchasthedesignofthemainmeans,.VHDLappearedin1982,isakindofIEEEstandardafterconfirmhardwarelanguage,intheelectronicdesignfield,rapidspreadandVHDLwidelybeenapplied.UsehardwaredescriptionlanguageHDLtocompletethedesigndocumentsisoneofthemainfeaturesofEDA.TohelpunderstandMealystatemachineforthepurpose,thisarticlewiththeVHDLlanguagedesignstatemachine,thispaperputforwardthebasicprincipleofstatemachineanddetailsofthedesignprocess,andthedevelopmenttoolsQuartusIItostatemachinedesignsimulationtestresults.Thestatemachineperformanceoptimizationarepartofadesignmethod,theoptimizationoftheneedforallstatemachineprojecthasthecertainreferencesignificance.Throughtheanalysisofthesegraphicsto,toverifythecorrectnessofdesignmethodandgeneraltype,atlast,thepaperintroducesthedesignoftheapplicationeffect,andwrotetohisstateandsomeexperiencesandfeelingsofthedesign.Theendingof,takethisopportunitytoexpresstheirpapersandallthisguideteacherinuniversityperiodtospreadknowledgeofourteachersandstudentsoftheheartfeltthanks.Keywords:

EDAVHDLMealytypeQuareII目录[摘要]：

-4-第1章绪论-6-第2章EDA技术概述-8-2、1EDA技术的概念-9-2、2EDA技术的发展历程-9-第3章硬件描述语言VHDL-10-3、1VHDL语言简介-11-3、2VHDL语言的特点-11-第4章QuareII软件的应用-13-4、1QuartusII软件的概念-13-4、2QuartusII软件的优点-13-第5章利用VHDL设计Mealy状态机.-14-5、1状态机的定义-14-5、2状态机的分类-15-5、3有限状态机的优点-16-5、4状态机的表示方法-16-5、5状态机的设计步骤-17-5、6Mealy型状态机的设计-18-5、7Mealy型状态机的优化-23-第6章源程序代码以及分析-25-6.1源程序代码及其分析-25-6.2波形图及分析-26-第7章状态机设计的体会和感受-28-7、1体会-28-7、2感受-28-7、2、1态度要认真，把握整体和细节-28-7、2、2查阅资料的重要性-28-7、2、3常用软件的应用-28-致谢-30-参考文献-31-附页-32-第1章绪论电子技术在20世纪末的快速发展和壮大极大地丰富了我们的生活方方面面，进一步提高了现代电子产品的功能，使产品不断更新，而现在社会的进步，生活质量的改善已经离不开对电子技术的依赖。

EDA技术依靠功能完善的电脑功能，并运用VHDL的逻辑描述功能设计完成文件。

它是现代电子设计的核心。

它能自动编译、简化、分割、综合、布局布线、优化、仿真测试。

从而完成对于规定的芯片的各种功能的实现。

自从EDA技术被发明后，电路设计更加简单方便，不仅节约了大量的实际操作，同时省却了硬件的浪费，最终的结果是促进了技术的现代化智能化。

EDA融合了集成电路制造技术、ASIC、FPGA、IC设计等技术。

在电子学的方向同样吸收了各种技术，比如：

数字信号处理、电子线路设计等。

因此，EDA技术使电子技术的自由方便的设计成为现实。

从而造就了EDA技术的重要地位。

这篇论文主要是利用EDA技术并通过QuareII进行对状态机进行设计，最后对程序和仿真设计进行概括和总结.这样可以使我们在了解EDA,掌握利用VHDL设计不同类型的状态机的方法的同时,熟悉综合器的优化,控制速度,克服毛刺信号的方法等等,方便完善我们分析和解决问题的技能.第2章EDA技术概述2、1EDA技术的概念自20世纪90年代以来，世界上在计算机及电子技术方面比较较先进的国家都一直在努力研究有关于新的电子电路的设计方法，试图在设计工具、方法等方面进行一次彻底的改革，经过他们不懈的努力，最终这些国家在电子科技领域有了巨大的成功。

在电子设计上，FPGA和CPLD的普及，让数字系统的实现变得轻松。

我们还能够使用软件模拟影响电子器件的功能，以及改变他的逻辑结构，从而让电子工程师设计硬件时可以不断地修改，最终达到理想的功能要求，让电子领域的更新变得容易，该EDA技术的普及就是源于此。

这一切更改了人们对与传统的数字系统设计的观念，促进了该技术的快速发展以及广泛传播。

EDA技术依靠电脑的功能，工程师们在该软件上，用VHDL做好硬件的初步设计，然后交给电脑进行自动设计，完成剩下的工作。

工程师所涉及的仅仅为系统的构造，剩下的工作均有电脑自动计算，完成了电子产品的设计过程。

现在，无论是从EDA的概念还是它的应用范畴，都涉及到了很广的领域。

在机器的各个领域，EDA都会出现。

2、2EDA技术的发展历程伴随着半导体技术、计算机技术和集成技术的不断改善，电子设计软件同样不但能完善，至今为止，其已经成长到了更高层次更复杂的水平。

70年代以后出现了CAD，之后工程师开始用电脑进行对电子产品的辅助规划，代替了许多手工操作。

80年代又出现了CAE，它除了具有编辑图形的能力外，还较之CAD其他的功能，比如结构设计。

90年代的电子设计自动化EDA可以大概分为三个发展阶段，尤其是90年代以来，EDA已经进入快速发展的阶段，大量的该类软件被人们开发出来以帮助设计者设计电子产品。

以图论、计算数学、拓扑逻辑等诸多学科知识为基础经过研发人员刻苦钻研，才有了今天的EDA技术的出现。

利用这门技术并辅以计算机，电子工程师完成对电子系统的功能描述以后，就可以完成对电路功能的设计应用、逻辑设计及性能可靠性分析、时序测试直到最后的PCB印刷自动设计。

综上所述，作为一名大学生，我们必须努力学习这门技术，这不仅可以加快研发速度，更可以让我国电子工业在国际上拥有一席之地。

通过这样一个设计实验，我们亲自实践，这样才能在设计过程中提高自己的动手能力，才能发现问题，才能真正掌握这门学科。

只有掌握了这门技术的应用，以及在设计过程中遇到新问题的解决方法，才能使自己在激烈的工作竞争中利于不败之地。

第3章硬件描述语言VHDL3、1VHDL语言简介VHDL的英文全名是Very-High-SpeedInte