EDA课程设计.docx
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EDA课程设计
课程设计任务书
（2012~2013第三学期）
设计题目：
EDA与数字系统课程设计
学院名称：
电气与自动化工程学院
专业（班级）：
自动化2011级
姓名（学号）：
张峰20112066
起讫日期：
2013年7月8日－2012年7月14日
指导教师：
刘春朱维勇
系（教研室）负责人：
刘健
目录
一．课程摘要
二．实验一Max+Plus2使用练习
三．实验二3-8译码器
四．实验三用74161实现十进制加法计数器
五．实验四六十进制加法计数器
六．实验五设计一个电路，使八个数码管依次显示0、1、2、…A、B、…E、F。
七．实验六设计一个电路，使两个数码管显示112的十二进制计数，两个数码管显示059的六十进制计数。
八．设计题目：
数字频率计
1.二分频电路
2.测量校验信号选择电路
3.计数器电路
4.选存报警电路
5.锁存器电路
6.扫描电路
九．结论感受
一十．参考文献
EDA设计步骤
1.设计输入方式
1．进入E：
盘，新建工作目录，用英文字母+数字命名。
E:
\zwy01
2．进入Windows桌面，双击Max+plusII10.0BASELINE图标
（或者C:
\maxplus2\max2win.exe）
5.启动File/New菜单，选择GraphicEditor，打开原理图编辑器。
4．元件放置（双击编辑工作区空白处，弹出对话框）；
5．元件可以复制，放大，缩小，旋转等；
6．在元件之间添加连线，相同名字的导线，在电气上相连；一组输入信号或一组输出信号，可用合并成Bus（组）；
7．用（?
）查元件信息；利用帮助信息，解决疑难问题。
8．添加输入、输出引脚，并给它们命名；
9．在工作目录中保存原理图，方法：
FILE/SAVEAS，
输入文件名：
如zab（扩展名为.GDF）
10．画图过程中定时保存文件，以免文件丢失。
2.编译
1.把当前文件转换成顶层文件。
2.点击Assign/Device菜单，弹出对话框，选择：
Devicefamily选FLEX10K，
Device选EPF10K10LC84-4
3.启动Max+plusII/Compiler菜单，选择Start，开始编译；
4.在确认该模块逻辑功能正确的前提下，关闭编译对话框，启动File/Creatdefaultsymbol，在工作目录中生成扩展名为*.sym符号文件（元件）。
3.计算机仿真（时序模拟）
（1）先建立波形文件（扩展名是*.scf）
1.打开菜单File/New，选WaveformEditorFile（.scf），OK；
2.在波形编辑器窗口中单击鼠标右键，选EnterNodesfromSNF，打开对话框；
3.在Type区选中Inputs和Outputs，单击List按钮，可在其右下方看到设计中的输入输出信号，单击“=>”可将这些信号选到SelectedNodes&Groups区，OK。
（2）编辑输入节点波形
1.在菜单Options中勾选SnaptoGrid和ShowGrid，选GridSize，设置网格时间大小（20ns）；点击File/EndTime设置摸拟时间长度（如2us）。
2.使用绘制波形工具条绘制输入节点的波形，如高、低电平，时钟周期选择等。
3.可以将Q3、Q2、Q1、Q0作为一个组Q[3..0]来观测。
4.选File/Saveas存盘，在工作目录中保存波形文件zab.SCF。
（3）时序模拟
1.在Maxplus2主菜单中选Simulator，打开对话框。
2.单击Start，开始模拟；
3.模拟完毕，单击OpenSCF得到模拟结果，对模拟结果进行检查。
（输出波形的滞后效应）
4.管脚分配
1.启动Max+plusII/FloorplanEditor菜单，对话框中，显示该设计项目的信号列表和目标芯片的管脚图；
2.选择不同的下载板（器件），管脚分配方法不一样。
（参见:
EPF10K10管脚分配表）
3.管脚分配好后，再进行编译。
（改变管脚后，应再编译一次，没有错误才能下载。
）
4.用Assign/pinlocationchip可以对分配好的管脚进行修改；用Assign/clearprojectassignments删除已分配的管脚。
5.下载
1.关闭实验箱电源。
2.检查实验板下载线与计算机并口是否连接好?
3.打开实验箱电源。
4.启动Max+PlusII/Programmer菜单，确认对话框中的信息：
File:
zab.sof,
device:
EPF10K10LC84-4;
5.如果是第一次使用该软件，启动Options/Hardwaresetup菜单，
在HardwareType中选ByteBlaster（MV）
6.选择Configure完成下载
*如果在下载对话框中给出的文件不正确，
*可在File/slectPogrammingFile中选择要下载文件，重新下载。
合肥工业大学课程设计任务书
设计题目
EDA与数字系统课程设计
主要内容
了解各种PLD器件的基本结构，掌握MAX+Plus2的使用方法，用图形输入法和VerilogHDL完成规定的基本练习题，在此基础上完成一个数字系统设计题的设计、仿真、下载（FPGA实现）。
应收集的资料
1.《EDA与数字系统设计》李国丽朱维勇栾铭主编
2.《数字电子技术基础》阎石主编
设计
进度
计划
讲课：
EDA简介
实验一：
Max+Plus2使用练习，完成一个简单门电路的图形设计输入、编译、仿真、管脚分配、下载。
（4学时）
实验二：
图形设计输入3-8译码器,同步十进制加法计数器、同步六十进制计数器。
用六十进制计数器制作十二进制计数器（01～12），二十四进制计数器（00～23）和百进制计数器。
设计输入、编译、仿真、管脚分配、下载。
（8学时）
实验三：
完成以上实验的VerilogHDL设计输入。
（4学时）
实验四：
完成扫描显示1-4-1，1-4-2。
（4学时）
讲课：
布置一个数字系统设计题，讲解设计要求、原理框图、设计提示。
方案设计、设计调试、下载验证。
（12学时）
设计考核验收，写课程设计报告。
（2学时），
主要参考文献
1李国丽编，《EDA与数字系统设计》，2008
2王金明编，《数字系统设计与VerilogHDL》北京：
电子工业出版社，2002
3潘松，《EDA技术实用教程》北京：
科学出版社，2002
指导教师意见
按照设计进度计划要求完成每一步任务
备注
摘要
英文版
Thiscourseintroducesthedigitalsystemdesignmethodsandbasicsteps,MAXplus2use,thehardwaredescriptionlanguageVHDLandVerilogHDL,andthroughthedesignofdigitalsystems,thedigitalsystem'sbasictheory,basicmethodsanddesignissuessecretcombinationoftheMAXlus2designplatform,istolearntousetheprincipleofcircuitinputorinputcircuithardwaredescriptionlanguagedesign,compilation,simulation,verificationunderlyingeditorialandPLDprogramming,involvingpartofthewaveformediting,pinassignments,etc.,toimprovewithMAXplus2digitalsystemdesigncapability.
中文版
本课程介绍数字系统的设计方法及基本步骤，MAX+plus2使用方法，硬件描述语言VHDL和VerilogHDL，并通过数字系统的设计，把数字系统的基本理论，基本方法和设计课题密结合，在MAX+lus2的设计平台下，是学会用原理电路图输入或硬件描述语言输入进行电路设计，编译，仿真，底层编辑及PLD编程校验，涉及部分波形编辑，管脚分配等，提高用MAX+plus2进行数字系统设计的能力。
实验一Max+Plus2使用练习
实验二3-8译码器
实验三用74161实现十进制加法计数器
计数频率1HZ
图1-3-3用74LS161实现十进制加法计数器
实验四六十进制加法计数器
六十进制计数器
实验五例1-4-1设计一个电路，使八个数码管依次显示0、1、2、…A、B、…E、F。
实验六例1-4-2设计一个电路，使两个数码管显示112的十二进制计数，两个数码管显示059的六十进制计数。
设计题目数字频率计
一．设计要求
设计一个能测量方波信号频率的频率计，测量的结果用十进制数显示，测量的频率范围是1-100kHz，分成两个频段，即1-999Hz,1-100kHz，用三位数码管显示测量的频率，用LED显示表示单位，如亮绿灯表示Hz,亮红灯表示kHz。
具有自动校验和测量两种功能，即能用标准时钟校验测量精度。
具有超量程报警功能，在超出目前量程档的测量范围时，发出灯光和音响信号。
二．设计思路及原理
脉冲信号的频率就是在单位时间内所产生的脉冲个数，起表达式f=N/T,f为被测信号的频率；N为计数器所累计的脉冲个数；T为产生N个脉冲的时间，所以在1s时间内计数器所记录的结果，就是被测信号的频率。
此设计问题可分为测量/校验选择模块，计数器模块，送存选择/报警电路模块，锁存器模块和扫描显示模块几部分。
测试/校验选择模块的输入信号为：
选择信号select，被测信号meas，测试信号test，输出信号为CP1。
当select=0时，为测量状态，CP1=meas；当select=1时，为校验状态，CP1=test。
校验信号与测量共用一个电路，只是被测量信号CP1不同而已。
设置1s定时信号（周期为2s），在1s定时时间内的所有被测信号送入计数器输入端。
计数器对CP1信号进行计数，在1s定时时间结束后，将计数器的结果送锁存器锁存，同时将计数器清零，为下一个采样的测量做好准备。
设置量程档控制开关K，单位显示信号Y，当K=0时，为1-999Hz量程档，数码管显示的数值为被测信号的频率值，Y显示绿色，即单位为Hz；当K=1时，为1-100kHz量程档，被测信号频率为数码管显示数值乘1000，Y显示红色，即单位为kHz。
设置超出量程档测量范围示警信号alert，计数器由四级十进制计数构成。
若被测信号频率小于1kHz,则计数器只进行三级十进制计数，最大显示值为999Hz，如果被测信号频率超出此范围，示警信号驱动灯光，扬声器报警；若被测信号为1-100kHz，计数器进行四位十进制计数，取高三位，最大显示值为99.9kHz，如果被测信号频率超出此范围，报警。
设计方案
1.电路框图
2.总体电路图
2.各部分电路图及功能说明
2.1二分频电路
2.2测量校验信号选择电路
功能说明：
CP为脉冲信号输入端给0.5Hz的输入脉冲，SELECT为选择控制端当SELECT为1时，选择MEAS为输入信号，即CP1得到的是校验信号。
当SLECT为0时，选择的是TEST的输入信号，即待测量的信号输入，CP1得到的是测量信号。
2.3计数器电路
功能说明：
本块电路使用了5块74160的十进制计数器。
其中从左起的前五块74160为计数器功能，最后一块提供高位报警的信号输出。
在作为计数器的五块74160中，从左起的前三块实现的是1-999Hz的计数及数据的输出；后两块74160是实现高位1-100kHz的计数及数据的输出。
所以当选择1-999Hz量程的时候，如果超出该范围，必然后两块74160会有高电平输出，所以用后两块的8个数据输出端的或门组合形成低位报警的信号输出。
当高位超出量程时，最后一块的74160会有进位计数，即有高电平的输出，所以用其输出端的或门实现高位报警的功能。
2.4选存报警电路
功能说明：
BUSMUX模块是总线的数据选择器，WIDTH=4即实现四总线的选择输入。
当SEL=0时，选择dataa[]总线输入，当SEL=1时，选择datab[]总线输入。
在整体电路实现中，选择高位数据接dataa[],低位接datab[]，SEL由开关控制。
用两个与门一个或门构成报警电路，c是第四片74161的进位，具有高低未报警功能。
2.5锁存器电路
功能说明：
本电路用三个74175，它是由4个D触发器构成的，上一数据选择电路的数据从D0-D11输入到74273中存储。
当CLK有脉冲时，数据从C1-C12输出。
所以实现了数据的保存和输出。
2.6扫描电路
功能说明：
Mux8_1A模块是用作选择数据的，上一层的锁存电路中的数据由三条总线输入，再从q1-q3输出到7448，译码后完成7段码显示。
另一部分由74160和3线8线译码器组成，用来控制显示器的轮流开关的。
CLKD是输入扫描的频率，当扫描的频率大于200Hz时，超出了人眼睛的识别惯性范围，即可以在显示器上显示出稳定的数字。
MS2引脚与控制开关相与，实现的是小数点的控制。
管脚分配表如下：
EPF10K10管脚分配表
外部器件
管脚
外部器件
管脚
数码管（16）
七段信号
A
83
数据开关（14）
高低电平（自锁）
K1
27
B
81
K2
28
C
80
K3
29
D
79
K4
35
E
78
K5
36
F
73
K6
37
G
72
单脉冲
K7
38
H
71
K8
39
位信号MS1-MS8
1
70
高低电平（上/下）
K9
52
2
69
K10
53
3
67
K11
54
4
66
K12
58
5
65
K13
59
6
64
K14
60
7
62
8
61
发光二极管（16）
AD558
D7
L1
16
4*4键盘（8）
V1
2*
D6
L2
17
V2
44*
D5
L3
18
V3
84*
D4
L4
19
V4
47
D3
L5
21
H1
48
D2
L6
22
H2
49
D1
L7
23
H3
50
D0
L8
24
H4
51
TLC549
LOAD
L9
11
DIN
L10
10
蜂鸣器
FM
30
CLK
L11
9
时钟信号
CP1
42*
RS232
R
L12
8
CP2
01*
T
L13
7
CP3
43*
MAX7219
CLK
L14
6
DATA
L15
5
CS
L16
3
AD558
CS
25
结论感受
EDA课程设计实验使我们受益匪浅。
通过对MAX+plus2软件的使用练习，使我们掌握了此软件的一些基本操作，另一方面则是通过自主设计简单的数字系统，加强了对数字电路的应用能力。
通过对不同功能电路的分析，设计，加强了对问题进行系统性分析的能力，有些功能类似的器件由于构造的不同，效果也是有差别的，通过对器件的选择，更加深刻的认识到延迟效应，反应时间对整个系统所产生的影响以及与系统内其余参数之间的互相影响的关系。
在学习的过程中，有不懂的问题大家就相互讨论，有时候会因为一个问题而吵的面红耳赤，双方各执一词，各不相让，直到老师过来才能解决争端。
胜利的一方哈哈大笑，失败的一方也并不气馁，并扬言下次一定会反超的！
果然一逮到机会就来个绝地反杀。
就这样，在大家的激烈讨论与交流中，我们慢慢的学会了很多很实用的小技巧，同学之间的感情也越来越深厚。
所以通过EDA数字系统课程设计，我们不但学会了很多专业技术，还加深了同学之间的感情，这样的小学期将令我们几十年后回味无穷。
所以：
逝去的只是曾经
我们
能把握的
只是
心田的一抹红
主要参考文献：
[1]李国丽,朱维勇.电子技术实验指导书[M].合肥：
中国科技大学出版社，2000
[2]王金明编,杨吉斌.数字系统设计与VerilogHDL[M].北京：
电子工业出版社，2002
[3]潘松,黄继业.EDA技术实用教程[M].北京：
科学出版社，2002
[4]董守田,张志杰,欧阳斌林.基于JK2技术的数字系统的设计[J].东北农业大学学报.34（3）:
254-257
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