基于EDA技术的电子时钟系统设计.docx

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基于EDA技术的电子时钟系统设计

毕业设计（论文）

题目

基于EDA技术的电子时钟系

统的设计

系（院）

物理与电子科学系

专业

应用电子技术

班级

2009级应电2班

学生姓名

学号

指导教师

职称

二〇一二年六月十四日

基于EDA技术的电子时钟系统设计

摘要

介绍EDA技术的特点以及设计流程,强调EDA仿真技术在现代电子系统的重要地位及作用。

以MAX+PLUSII为平台,采用自顶向下分层次、模块化的设计方法，设计了一个可以设置初始时间和清零的电子时钟控制电路，从中可体现出数字系统的硬件设计向软件化方向发展的新思路。

关键词:

EDA技术;设计;VHDL语言

ElectronicclocksystemdesignbasedonEDAtechnology

Abstract

ThisarticleintroducesthecharacteristicsoftheEDAtechnique,itsdesignflow,andemphasizestheimportantstatusandactionsofEDAsimulationtechnologyinthemodernElectronicSystem.Inthisarticle,Iadoptthetop-downhierarchical,modulardesignmethodstodevelopasetthetimeandresetthetimebytakingMAX+PLUSIIdevelopmentsystem,throughwhichembodiesanewthoughtofdevelopmentfromdigitalsystemShardwaredesigntosoftwaredesign.

Keywords:

EDAtechnique;design;VHDLlanguage

2.1设计任务........................................................................................................................................5.

2.2整机框图........................................................................................................................................5

3.3分位计时电路的设计.................................................................................................................11

3.4时位计时电路的设计.................................................................................................................11

3.5计时电路的整体设计.................................................................................................................11

3.6LED动态扫描显示电路设计...................................................................................................11

3.7七段译码器输出选通电路设计...............................................................................................16

3.8校时电路设计..............................................................................................................................17

3.9清零电路设计...............................................................................................................................17

3.10附加功能原理.............................................................................................................................17

第四章组装调试..............................................................................................................................19

谢辞..................................................................................................................................22

附录..................................................................................................................................23

引言

随着电子设计自动化（EDA）的发展，电子系统的设计技术和设计工具发生了深刻的变化。

利用硬件描述语言对数字系统的硬件电路进行描述是EDA的关键技术之一。

VHDL语言是目前主流的硬件描述语言之一,它具有很强的电路描述和建模能力，且有与具体硬件电路无关和与设计平台无关的特性，在语言易读性和层次化结构设计方面表现出强大的生命力和应用潜力。

20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。

在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。

这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。

这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。

EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。

EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。

　　利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。

　　EDA技术是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。

　　利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。

现在对EDA的概念或范畴用得很宽。

包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。

目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。

例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。

本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。

第一章EDA技术

EDA（电子线路设计座自动化）是以计算机为工作平台、以硬件描述语言（VHDL）为设计语言、以可编程器件（CPLD/FPGA）为实验载体、以ASIC/SOC芯片为目标器件、进行必要的元件建模和系统仿真的电子产品自动化设计过程。

EDA源于计算机辅助设计，计算机辅助制造、计算机辅助测试和计算机辅助工程。

利用EDA工具,电子设计师从概念、算法、协议开始设计电子系统，从电路设计，性能分析直到PCB版图生成的全过程均可在计算机上自动完成。

EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，其基本特征是设计人员以计算机为工具，按照自顶向下的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分,由硬件描述语言完成系统行为级设计，利用先进的开发工具自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局布线、仿真及特定目标芯片的适配编译和编程下载，这被称为数字逻辑电路的高层次设计方法。

1.1用软件设计的方法来设计硬件

硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的,设计输入可以是原理图或AHDL语言,通过软件设计方式的测试,实现对特定功能硬件电路的设计，而硬件设计的修改工作也如同修改软件程序一样快捷方便,设计的整个过程几乎不涉及任何硬件,可操作性、产品互换性强。

1.2基于芯片的设计方法

EDA设计方法又称为基于芯片的设计方法，集成化程度更高，可实现片上系统集成,进行更加复杂的电路芯片化设计和专用集成电路设计,使产品体积小、功耗低、可靠性高；可在系统编程或现场编程,使器件编程、重构、修改简单便利，可实现在线升级;可进行各种仿真，开发周期短，设计成本低，设计灵活性高。

1.3自动化程度高

EDA技术根据设计输入文件,将电子产品从电路功能仿真、性能分析、优化设计到结果测试的全过程在计算机上自动处理完成，自动生成目标系统，使设计人员不必学习许多深入的专业知识，也可免除许多推导运算即可获得优化的设计成果，设计自动化程度高,减轻了设计人员的工作量，开发效率高。

1.4自动进行产品直面设计

EDA技术根据设计输入文件（HDL或电路原理图），自动地进行逻辑编译、化简、综合、仿真、优化、布局、布线、适配以及下载编程以生成目标系统,即将电子产品从电路功能仿真、性能分析、优化设计到结果测试的全过程在计算机上自动处理完成。

EDA技术是将传统的“电路设计——硬件搭试———调试焊接”模式变为“功能设计———软件模拟———编程下载”方式，设计人员只需一台微机和相应的开发工具即可研制出各种功能电路。

EDA技术将电子产品设计从软件编译、逻辑化简、逻辑综合、仿真优化、布局布线、逻辑适配、逻辑影射、编程下载、生成目标系统的全过程在计算机及其开发平台上自动处理完成。

具体流程如下所示:

设计目标◆输入◆逻辑编译◆综合◆器件适配◆功能仿真◆编程下载◆目标系统

第二章系统方案设计

数字电子钟是用数字集成电路构成并有数字显示特点的一种现代计数器,与传统的机械计时器相比,它具有走时准、显示直观、无机械磨损等,因而广泛应用于车站、码头、商店