基于VHDL的電子秒表的設(shè)計

《EDA技術(shù)及應(yīng)用》課程設(shè)計報告 年月日至年月日課程設(shè)計任務(wù)書的電子秒表的設(shè)計設(shè)計一個電子秒表，給定時鐘信號為，要求系統(tǒng)達(dá)到以下功能：計時精度是。具有啟停開關(guān)復(fù)位開關(guān)可以在任何情況下使用。來顯示它所記憶的脈沖周期個數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求系統(tǒng)的底層設(shè)計主要由六十進(jìn)制計數(shù)器模塊、二十四進(jìn)制計數(shù)器模塊、分頻模塊、顯示模塊組成。系統(tǒng)頂層設(shè)計圖如圖所示wei[3..0],led[6.0]。2、模塊功能設(shè)計本系統(tǒng)由六十進(jìn)制計數(shù)器模塊、二十四進(jìn)制計數(shù)器模塊、分頻模塊執(zhí)行計時功能輸入信號是，通過分頻后為，時鐘信號是作為秒表的秒輸入秒為進(jìn)制計數(shù)器分也為進(jìn)制計數(shù)器小時采用二十四進(jìn)制計數(shù)器各級進(jìn)位作為高位的使能控()六十進(jìn)制計數(shù)器模塊復(fù)位和時鐘信號，輸出信號為?、?、，分別為低位輸出、高位輸出和圖2六十進(jìn)制計數(shù)器示意圖(2)二十四進(jìn)制計數(shù)器模塊復(fù)位和時鐘信號，輸出信號為?、?，分別為低位輸出、高位輸出。圖3二十四進(jìn)制計數(shù)器示意圖(3)分頻器模塊tclkout(4)LED顯示模塊LED有著顯示亮度高，響應(yīng)速度快的特點，最常用的是七段式LED顯示器，又稱數(shù)碼管。七段LED顯示器內(nèi)部由七個條形發(fā)光二極管和一個小圓點發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管LED數(shù)碼管的g~a七個發(fā)光二極管因加正電壓而發(fā)亮，因加零電壓而不能發(fā)亮，不同亮暗的組合就能形成不同的字形，這種組合稱之為字形碼(段碼)，如顯示”0”,字形碼為3fh。循環(huán)顯示頻率較高時，利用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯示現(xiàn)象，這種顯示需要一個接口完成字形碼的輸出(字形選擇)，另一接口完成各數(shù)碼管的輪流點亮(數(shù)位選擇)。將二十四進(jìn)制計數(shù)器和2個六十進(jìn)制計數(shù)器的輸出作為LEDA顯示模塊的輸入，在時鐘信號的控制下通過此模塊完成6個LED數(shù)碼管的顯示，輸出信號為WEI[2…0]和出系統(tǒng)仿真波形包括各模塊仿真波形及頂層仿真波形。序號課程設(shè)計內(nèi)容學(xué)時分配2查閱、收集資料，擬定控制方案0.5天3計數(shù)器程序編寫及仿真調(diào)試0.5天4分頻器程序編寫及仿真調(diào)試0.5天5系統(tǒng)整體仿真調(diào)試0.5天6按規(guī)范要求撰寫課程設(shè)計說明書2天7提交設(shè)計作品及設(shè)計說明書、答辯0.5天合計5天．王鎖萍．電子設(shè)計自動化()教程．成都：電子科技大學(xué)出版社，．應(yīng)用技術(shù)．北京：北京希望電子出版社，．目錄摘要子信息技術(shù)的發(fā)展，電子系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)和工具發(fā)生了深刻的變。數(shù)字鐘的設(shè)計是數(shù)字電路的一個典型應(yīng)用，其設(shè)計方法很多，本設(shè)計采用語言在上實現(xiàn)它的功能。通過本設(shè)計，掌握多位計數(shù)器相連的設(shè)計方法、多位共陰極顯示數(shù)碼管的驅(qū)動和編碼以及的層次化結(jié)構(gòu)化設(shè)計課程設(shè)計的任務(wù)和基本要求()運用數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計；()能進(jìn)行較復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計；表，給定始終信號為，要求系統(tǒng)達(dá)到以下功能；圖數(shù)字鐘的邏輯結(jié)構(gòu)圖圖顯示格式走進(jìn)了千家萬戶。作為一種計時工具，數(shù)字鐘的基本組成部分離不開計數(shù)器，在控制邏輯電路的控制下完成預(yù)定的各項功能。數(shù)字鐘的基本原理方圖數(shù)字鐘實現(xiàn)原理框圖()時基產(chǎn)生電路：()控制邏輯電路：器(進(jìn)制)計數(shù)到時，再來一個脈沖，則秒計數(shù)器清零，重新開始新一輪則作為分計數(shù)器的計數(shù)脈沖，使分計數(shù)器計數(shù)加?，F(xiàn)在我們把按鍵開關(guān)不按下去時(即為)，則數(shù)據(jù)選擇器將秒計數(shù)器的進(jìn)位脈沖送到分計數(shù)器，此時，數(shù)字鐘正常工作；當(dāng)按鍵開關(guān)按下去時(即為)，則數(shù)據(jù)選擇器將另外一個的信號作為分計數(shù)器的計數(shù)脈沖，使其計數(shù)頻率加快，當(dāng)達(dá)到()計數(shù)顯示電路：進(jìn)制計數(shù)器和進(jìn)制計數(shù)器得到：當(dāng)計數(shù)器計數(shù)到時，“”和“”同時進(jìn)行清零，則可實現(xiàn)進(jìn)制計數(shù)。個數(shù)碼管(有兩個用來產(chǎn)生隔離符號‘—’)。可得：字母的碼為“”，譯碼后為“”，現(xiàn)在如果只譯圖數(shù)字鐘自頂向下設(shè)計分割圖(說明按下按鍵，完成復(fù)位功能，選擇的時鐘，選擇的時鐘模塊設(shè)計圖數(shù)字鐘總體框架本系統(tǒng)由六十進(jìn)制計數(shù)器模塊、二十四進(jìn)制計數(shù)器模塊、分頻模塊執(zhí)行計時功能輸入信號是，通過分頻后為，時鐘信號是作為秒表的秒輸入秒為進(jìn)制計數(shù)器分也為進(jìn)制計數(shù)器小時采用二十四進(jìn)制計數(shù)器各級進(jìn)位作為高位的使能控制。()六十進(jìn)制計數(shù)器模塊為使能、復(fù)位和時鐘信號，輸出信號為?、?、，分別為低圖六十進(jìn)制計數(shù)器示意圖()二十四進(jìn)制計數(shù)器模塊別為使能、復(fù)位和時鐘信號，輸出信號為?、?，分別為低位圖()分頻器模塊二十四進(jìn)制計數(shù)器示意圖秒表的秒輸入。輸入信號為和，分別為時鐘信號和復(fù)位信號，輸出信號為，為分頻器的時鐘信號輸出。圖分頻器示意圖()顯示模塊數(shù)碼管的~七個發(fā)光二極管因加正電壓而發(fā)亮，因加零電壓而不能顯示””字形碼為。圖數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖這種顯示需要一個接口完成字形碼的輸出字形選擇，另一接口完成各數(shù)碼管()顯示模塊將二十四進(jìn)制計數(shù)器和個六十進(jìn)制計數(shù)器的輸出作為顯示模塊的輸入，在時鐘信號的控制下通過此模塊完成個數(shù)碼管的顯示，輸出信號為?和?，分別為位選信號和段碼輸出。圖顯示示意圖系統(tǒng)仿真對于電路整體進(jìn)行仿真，得出如下波形仿真圖。圖整體仿真圖中，當(dāng)復(fù)位信號和使能信號為高電平時，隨著時鐘的六十進(jìn)制模塊的仿真波形如圖。圖分頻器模塊的仿真圖六十進(jìn)制模塊仿真后在回到循環(huán)往復(fù)。每累計秒付出一個“分脈沖”信號，該信號作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖。該模塊還是是一個“分計數(shù)器”，每累計分鐘，發(fā)出為為復(fù)位信號(高電平有效)。二十四進(jìn)制模塊的仿真波形如圖。圖二十四進(jìn)制模塊的仿真位信號(高電平有效)。本模塊的功能是將端口輸入的時鐘信號分頻后送給端口。當(dāng)端口輸入信號有效(高電平)時，端口輸出信號清零。圖顯示模塊的仿真接標(biāo)““硬件仿真()按要求啊裝好軟件，連接好下載電纜，將適配板左下角的用十芯排線和萬用下載區(qū)左下角的口連接起來，萬()在菜單“”中選擇“”，或直接單擊工具欄上的快()設(shè)置編程模式。若是初次安裝，在下載編程前需要選擇”顯示為時，編程成功，可以觀察實驗面板，進(jìn)行硬件測試驗結(jié)論用技術(shù)設(shè)計了數(shù)字鐘，采用硬件描述語言個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，功能齊全，精度高，具有一定的開發(fā)價值。用硬件描述語言的形式來進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方便靈活，利用軟件進(jìn)行編譯優(yōu)化仿真極大地減少了電路設(shè)計的時間和可能發(fā)生的錯誤，降低了開發(fā)成本，這種設(shè)計方法必將在未來的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中發(fā)揮越來越重要的作用。課程心得更加了解融會貫通，還讓我們溫習(xí)了之前做的實驗，對，參考文獻(xiàn)殷慶縱技術(shù)及應(yīng)用北京：清華大學(xué)出版社，李國洪技術(shù)與實驗北京：機械工業(yè)出版社，唐紅蓮技術(shù)與實踐北京：清華大學(xué)出版社，劉婷婷電子設(shè)計自動化()北京：北京師范大學(xué)出版社，課程設(shè)計成績評定表成績評定計數(shù)器模塊該模塊部分源程序如下器模塊該模塊部分源程序如下該模塊部分源程序如下；該模塊部分源程序如下SIGNALSHUJU:STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);BEGINPRO1:PROCESS(CLK)BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENCNT6<=CNT6+1;CASECNT6ISWHEN0=>WEI<="000";SHUJU<=S1;WHEN1=>WEI<="001";SHUJU<=S2;WHEN2=>WEI<="010";SHUJU<=S3;WHEN3=>WEI<="011";SHUJU<=S4;WHEN4=>WEI<="100";SHUJU<=S5;WHEN5=>WEI<="101";SHUJU<=S6;CNT6<=0;WHENOTHERS=>NULL;ENDCASE;ENDIF;ENDPROCESS;PRO2:PROCESS(SHUJU)BEGINCASESHUJUISWHEN"0000"=>LED<="1111110";WHEN"0001"=>LED<="0110000";WHEN"0010"=>LED<="1101101";WHEN"0011"=>LED<="1111001";WHEN"0100"=>LED<=