srt结项报告已经修改Word格式.docx

1、2.2 EDA理论82.3 Vrilog HDL教程102.4 FPGA设计与应用3 实验教学3.1 Max+Plus II 开发工具113.2 QuartusII集成开发工具223.3设计典型实例274 知识扩展4.1国内外学术组织4.2相关比赛284.3电子工艺实习295 技术支持30教材及参考资料34致谢36天津商业大学大学生研究训练（SRT）计划项目结项表填表时间 2011年5月2日项目名称项目类型理工（ ）经管（ ）文科（ ）项目编号完成情况按时完成（）/ 延期完成（ ）批准时间2010年7月项目负责人二级学院班 级成果形式（另附项目完成总结）网站成品光盘和网上直接展示成果名称（另附

2、相关证明材料）数字电路设计软件自学网站指导教师意见指导教师签字： 年 月 日评阅教师评阅教师签字：学院意见二级学院教学副院长签字：年 月 日学校“SRT”计划领导组签章：天津商业大学大学生研究训练（SRT）计划项目组成员介绍项目主持人姓 名性别男学 号20083298照片学 院班级主要承担工作：网站构架及设计、建设。项目成员臧林女20083308网站的美工、检测、内容审核。刘秀花20083289网站资料搜索及内容填充。陈礼20083284过程设计和网站测试李美娟20083288材料整理和网站测试项目及研究成果简介：网站基于apache、mysql、php、zendoptimizer等软件搭建的

3、服务器环境下完成网站制作和测试，应用photoshop完成网站美工的设计，在dreamweaver软件下应用html+css实现网站的框架搭建，应用js实现网站的特殊要求，主要运用php实现网站登录、注册、搜索和留言等信息交互功能。首页包括动态导航和四个大类（课程简介、理论教学、实验教学、知识扩展）的信息展示，登录、注册、搜索、友情链接等。列表页各个大类以及二级分类信息的全部列表展示。展示页展示网站文章、视频、附件下载等。1、网站构架：图一 网站构架图2、各个模块介绍首页：课程简介、理论教学、实验教学、知识扩展将在首页展示。并且将在导航加载链接指向列表页面。二级分类理论教学大纲、授课教案、实验

4、教学大纲、学生互助等将列表页面中展示、各个展示的信息直接指向展示页面。EDA理论教学：授课教案主要介绍关于数字电子技术的相关课程的理论学习，包括电子技术基础数字部分、EDA原理介绍、Verilog数字系统设计教程、VHDL教程。将分为五部分介绍理论学习，其中学习方法包括课程的重要知识点、知识框架、学习方法等，让大家对该课程有初步的了解；电子教案包括课程的课件和相应教材的详细内容；教学视频包括一些名师的讲解，有助于大家课程学习；习题解答包括所介绍课程的相应例题和习题，加深大家对该课程的理解；教材参考包括与课程相关的一些教材供大家参考，让大家更全面的了解这方面的知识。EDA实验教学：将授课教案分成

5、软件学习，典型例程两部分，其中，软件学习包括maxplusII、QuartusII软件学习；典型例程中包括10个QuartusII例程和16个VHDL例程。知识扩展部分：我们分为相应的四部分国内外学术组织、相关比赛、电子工艺学习以及教材及参考资料。对于国内外学术组织，我们为浏览网友提供了在电子方面一些组织的一些基本情况，如数字生活网络联盟（Digital Living Network Alliance（SM），中国IT技术联盟等。相关比赛方面，我们列出了在电子方面的比赛以及一些网址链接，提供相应的比赛信息。电子工艺学习，我们从实践出发，为读者展示一些相关的实习成绩。教材及参考资料，我们列举了在

6、制作过程中参考的书籍以及相应的书籍，方便读者对书籍的选择。图二 网站标题关键词：数字电路 EDA 自学网站 1 课程简介数字电子技术类课程，包括数字逻辑设计、数字电路等，是电气信息类专业必修课，是微型计算机原理、计算机组成原理、数字信号处理、大规模数字集成电路、现代通信原理等系列课程的先修课。其主要目的是掌握数字电路与系统的分析与设计基本方法、基本技能和基本工具。多年来，数电课程一直处于内容陈旧、讲多练少、灌输式教学的落后状态。根据教育部面向二十一世纪现代化人才培养的课程教学改革精神，“数电”课程教学改革，采用理论教学“配合”实验教学的新颖模式，讲少练多，积累了成功的改革经验：重点从单元电路转

7、向构建系统；EDA工具仿真、设计、验证，掌握实际工作的常规模式；FPGA引入课程，符合技术发展方向；实践性强，采用少讲多练与边讲边练的创新教学模式。2 理论教学理论教学方面，以数字电子技术基础课程为主，本课程着重于外部逻辑功能描述、分析和典型应用，强调外特性和重要参数，淡化电路的内部结构。这样安排组织课程内容的目的是为了用较少的时间让学生了解和掌握更多的关于数字电子技术的基本理论、基本分析方法和基本应用技能。21 数字电子技术基础数字电子技术课程根据各专业的不同特点对课程内容做适当调整，以便在给定的计划学时内，把必须掌握的内容传授给学生，达到厚基础、宽口径、高质量的目的。为此我们制定了两个教学

8、大纲。根据各专业课程体系的要求，规划了数字电子技术课程内容的体系结构。数字电路课程整体内容分成四大部分：1、组合逻辑电路 2、时序逻辑电路 3、可编程逻辑器件 4、数-模转换。组合逻辑电路包括：逻辑代数基本门路、组合逻辑电路分析与设计。时序逻辑电路包括：触发器时序逻辑电路分析与设计，脉冲波形产生和整形。可编程逻辑器件包括：半导体存储器和可编程逻辑器件。通过本门课程的学习使学生能对当前电子技术的发展，特别是学科之间的交叉有一些广泛的认识，明确“数字电子技术基础” 知识在实际生产过程中的应用，掌握电子电路的分析设计方法。数字电子技术这门课程目标明确，制定了切实可行的教学大纲和实验大纲，保证课程教学

9、体系和教学内容能够达到和保持先进性、系统性、适应性的基本要求。其主要特色是，能够适应面向新世纪教育改革和科技发展要求。具有高等教育国际化的理念，注重紧跟当前科技的发展，数字化集成度越来越高的趋势。课程建设的重点是以数字基本理论为基础、基本技能为桥梁、综合创新为目的，培养学生分析问题、解决问题的能力；淡化电路的内部结构，强调电路的外部特性；淡化逻辑表达式的化简，强调电子设计自动化的优化作用。但是，在实际教学过程中，学生学习这门学科还是有很大难度，我认为有以下几个因素：第一，数字电子技术与我们所学其他课程区别在于：这门课逻辑性很强。例如组合逻辑电路部分那些基本逻辑门（与、或、非、异或、同或、或非等

10、等），这些最基本的逻辑单元对于初学者来说就是跨入这门学科的门槛。但是因为逻辑关系很抽象等诸多因素，学生很难进入良好的学习状态。 第二，数字电子技术这门课的知识点多，需要记得也很多，但是如果仅仅让学生死记硬背是没有一点效果的，所以必须让同学尽可能的去理解。理论教学中我们只能给学生介绍各个管脚的功能，但是学生接受的信息和我们传达的信息相差甚远。22 EDA理论EDA即电子设计自动化，是现代电子工程领域的一门新技术，它为电子设计工作者提供了电路系统的一种全新的设计方法。掌握EDA技术是电子类高校学生就业的一个基本条件。从1999年开始，我们将EDA（主要是EWB、Multisim、Protel等具有

11、虚拟实验功能的软件）应用于电子技术基础（含模拟电路和数字电路）课堂教学、实验、课程设计、毕业设计等多个环节，取得了良好效果。1 引入EDA的必要性与可行性1.1 将EDA引入电子技术课程教学的必要性电子技术基础是一门非常重要的专业基础课程，也是电子类专业的主干课程，该课程教学效果的好坏直接影响到后续课程的教学。同时，该课程既有很强的理论性，也有很强的实践性，要学好这门课程，特别是模拟电子技术，不是一件容易的事情。只有有了好的教学方法、教学手段，配合一定数量的实验（含课堂教学中的演示实验）和实践环节，才能使学生领会、理解、掌握课程内容，做到融会贯通、学以致用，收到好的教学效果。然而在电子技术课程

12、的教学中，过去一直存在着教学手段单一、教学方法呆板、实验资源不足等问题，致使教学效果不尽人意。经过几年的探索与实践，我们认识到将EDA引入电子技术课程教学中去，是解决上述问题行之有效的方法。1.2 将EDA引入电子技术课程教学的可行性 其一，近年来高等学校教学条件普遍改善，课堂教学中已普遍采用多媒体授课，具备了使用计算机仿真进行演示实验的硬件条件。在课堂教学中，教师可以应用EDA软件进行仿真实验演示，解决了过去电子技术课程演示实验难的问题。教学过程中涉及具体电路时，都可以使用软件中的虚拟仪器（如万用表、示波器、波特图仪、数码显示器），利用多媒体同步演示、方便直观、可大大提高课堂教学质量。其二，

13、随着计算机技术的迅猛发展，电子类专业多种实验室已配备了微机，具备了开设EDA仿真实验的硬件条件。就我校而言，电子信息类专业中已有微机原理、网络技术、EDA技术、数字信号处理、单片机等众多实验室配备了微机。只要在这些微机上装上EWB、Multisim、Protel等EDA软件，就可以进行电子线路的设计与仿真了。 其三，随着微机的普及，较多学生已拥有了个人电脑。如果装上EWB、Multisim、Protel等软件，就相当于拥有了个人的“多功能电子实验室”。学生课后可通过虚拟实验方便地验证课堂上所学的理论知识，还可以随时进行其他设计性实验。2 EDA在电子技术课程课堂与实验教学中的应用研究2.1 将

14、EDA引入课堂，进行演示实验，提高课堂教学效果过去理论课和实验课存在脱节的现象。理论课教学，都是一些枯燥的原理分析、公式推导、教学中学生难于理解。为了提高教学效果，需要演示实验配合。但这样做，一是准备演示实验，需专门制作示教板，要花费较多时间；二是需将多种仪器搬到教室，使用不便；三是演示操作过程，占用过多时间，影响教学进度。故实际教学中，基本无教师采用，只能是纯粹的理论讲解。显然，这种教学方法，效果不会很好。2.2 开设仿真实验，改革实验教学方法，提高实验教学质量 电子技术课是一门实践性很强的课程，理论学习必须紧密地与实践结合起来。以往，实践环节主要是上实验课，实验内容多为验证性实验，设计性、

15、综合性实验较少。就验证性实验而言，一般是使用实验箱，按照实验指导书一步一步操作，学生往往是动手不动脑，收效不大。而设计性，综合性实验对于学生来说有一定的难度，设计出的电路错误较多，而且由于实验室的开放与管理跟不上要求，往往规定学生在实验室有限的开放时间内完成任务，因而实验成功率较低。于是教师通常会给出参考电路，这种做法，严格来说，不能算做设计性或综合性实验，不能起到培养学生创新能力的作用。因此要提高电子技术课程的教学质量，必须改革实验课教学。如何改革？则是需要我们认真探讨和研究的问题。经过几年的探索与实践，我们在实验课的改革中，收到了较好的效果。做法是：使用EWB、Pspice等电路设计与仿真

16、软件，在电子技术实验课中，选取有代表性的课题，开设一定比例的虚拟实验，发挥了虚拟实验省时、高效、安全、经济的长处；解决了过去实验课完全依赖实验仪器，且电子元器件损耗大和实验仪器损坏后维修不及时的问题。而且虚拟实验因其不受硬件条件的限制，学生可提出各种设计方案，实验时可以随时改变电路参数，研究电路性能指标与参数之间的关系，并能很快获得仿真结果，及时发现问题加以解决，从而大大提高了学生分析问题、解决问题的能力，激发了他们的求知欲和创新意识。这是一种研究性学习，它是传统的实物实验无法做到的。从这个意义上说，传统的实物实验就显得机械和呆板。仿真实验具有研究性学习的特点，对提高学生的电子线路设计水平，培

17、养创新能力有很大帮助。对于实物实验，学生还可以进行EDA仿真预习，实验前通过仿真，在理解实验原理的基础上再做实物实验，这样将虚、实两种实验结合起来，从而极大地提高了实验教学质量。23 Vrilog HDL教程VHDL语言的学习在EDA技术中占有重要的地位。教学时以引导性教学方法为主要手段，结合实例讲解最基础的语法现象及使用方法，通过实例的逐步深入，引导学生在VHDL语言上的深入学习。比如先从最简单的二选一数据选择器入手，要求学生掌握VHDL语言的端口、结构体、实体等基本要点，然后以计数器为例掌握基本时序电路的语法知识，进而再以正弦信号发生器为例介绍层次化的设计方法，从而达到能够熟练编写程序的目

18、的。Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于从算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次的数字系统建模。被建模的数字系统对象的复杂性可以介于简单的门和完整的电子数字系统之间。数字系统能够按层次描述，并可在相同描述中显式地进行时序建模。Verilog HDL 语言具有下述描述能力：设计的行为特性、设计的数据流特性、设计的结构组成以及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产生机制。所有这些都使用同一种建模语言。此外，Verilog HDL语言提供了编程语言接口，通过该接口可以在模拟、验证期间从设计外部访问设计，包括模拟的具体控制和运行。Verilog HDL语言不仅定义了语法，而且对每个语法结构

19、都定义了清晰的模拟、仿真语义。因此，用这种语言编写的模型能够使用Verilog仿真器进行验证。语言从C编程语言中继承了多种操作符和结构。Verilog HDL提供了扩展的建模能力，其中许多扩展最初很难理解。但是，Verilog HDL语言的核心子集非常易于学习和使用，这对大多数建模应用来说已经足够。当然，完整的硬件描述语言足以对从最复杂的芯片到完整的电子系统进行描述。24 FPGA设计与应用FPGA是Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一

20、种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。可以支持一片PROM编程多片FPGA；串行模式可以采用串行PROM编程FPGA；外设模式可以将FPGA作为微处理器的外设，由微处理器对其编程。目前以硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速

21、的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC 设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flipflop）或者其他更加完整的记忆块。FPGA一般来说比ASIC（专用集成芯片）的速度要慢，无法完成复杂的设计，而且消耗更多的电能。但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。厂商也可能会提供便宜的但是编辑能力差的FPGA。因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在普通的F

22、PGA上完成的，然后将设计转移到一个类似于ASIC的芯片上。另外一种方法是用CPLD（复杂可编程逻辑器件备）。可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的。因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失。因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时

23、，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。3 实验教学31 Max+Plus II 开发工具Max+Plus II 是Altera公司提供的FPGA/CPLD开发集成环境，其界面友好、使用便捷，被誉为业界最易用易学的EDA软件。在Max+Plus II上可以完成设计输入、元件适配、时序仿真和功能仿真、编程下载整个流程，它提供了一种与结构无关的设计环境，是设计者能方便的进行设计输入、快速处理和器件编程。3.1.1生成一个图形设计文件1、生成一个新图形文件a、在 File 菜单中选择 Newb、 选择 Graphic E

24、ditor File 然后按下OK按钮, 将会出现一个无标题的图形编辑窗口，如下图所示：图四 图形编辑窗口2、输入 Altera 图元选择工具按钮有效时，在图形编辑器窗口的空白处单击鼠标左键以确定输入位置，然后选择Enter Symbol，或双击鼠标左键。将出现一个Enter Symbol 对话框，在symbol Libraries框中选择“.maxplus2max2libprim”。所有的Altera 图元以列表方式显示出来，选择您想输入的图元，然后选择 OK。图五 Altera 图元列表3、输入 74 系列的符号MAX+PLUS II 为实现不同的逻辑功能提供了许多符号，如：图元符号，兆功

25、能符号和宏功能符号。在图形编辑器文件中可直接使用以上符号。74 系列符号的输入方法和上页图元输入的方法相同：当 Enter Symbol 对话框出现后，在symbol Libraries 对话框中选择 “.maxplus2max2libmf”路径。在 Symbol Files 对话框中，选择您需要的 74 系列符号。4、连线如果需要连接两个端口，将您的鼠标移到其中一个端口，则鼠标自动变为 +形状。一直按住鼠标的左键并将鼠标拖到第二个端口放开左键，则一条连接线被画好了。如果您需要删除一根连接线，单击这根连接线并按 Del 键。5、为管脚和节点命名方法一：在管脚上的PIN_NAME处双击鼠标左键，

26、然后输入名字。方法二：选中需命名的线，然后输入名字。方法三：对 n 位宽的总线 A 命名时，您可以采用 An-1.0 形式，其中单个信号用 A0，A1，A2， .，An 形式 。6、 保存您的文件如需要保存文件，选择 File 菜单中的 Save As 项.。将出现Save As对话框，如下图所示 ：在 File Name 对话框内输入设计文件名，然后选择 OK 即可保存文件。图六 File Name 对话框7、指定项目名称MAX+PLUS II中，在编译一个项目前，您必须确定一个设计文件作为您的当前项目。请按下列步骤确定项目名：a、在 File menu 菜单中选择 Project Name

27、项，将出现Project Name 对话框：b、在 Files 框内，选择您的设计文件。c、选择 OK 。8、创建缺省（Default）符号在 File菜单中选择 Save & Check项，检查设计是否有错误。如果没有，在 File菜单中选择 Create Default Symbol 项，即可创建一个设计的符号。该符号可被高层设计调用。 图七 Project Name 对话框9、其它设计输入方法也可以通过 Altera 的硬件描述语言 （AHDL）创建一个文本设计文件（.tdf）。可从AHDL 帮助菜单和AHDL模板中获得相关内容。您还可通过波形设计文件（.wdf）进行设计输入。3.1.2编译项目1、打开编译器窗口：图八 编译器窗口 在 MAX+PLUS II 菜单内选择Compiler 项。则出现编译器窗口，如上图所示。选择 S