《EDA技术》课程设计教学大纲

第一篇：《EDA技术》课程设计教学大纲

成都大学课程设计教学大纲

课程设计名称： 《EDA技术课程设计》 课程代码： 学 分： 1 总学时/周数： 1周

适用专业： 电子工程、通信工程、自动化等专业

一、课程设计目的与任务

本课程设计是在学完EDA技术课程后的必修课程，它的教学目的和任务是综合利用所学EDA技术知识完成一个具有完整功能的电子系统设计，从系统顶层模块的划分、各功能模块的硬件语言描述（编程）、各模块及整体电路仿真、到最后下载到可编程器件实现真实的电路，让学生亲自体验一次采用现代电子设计自动化技术完成一个电子系统设计的全过程。让学生得到一次自主使用VHDL语言描述电路功能的训练机会，从而提高对VHDL语言的使用能力，加深对仿真在设计中的重要作用的认识，提高对使用Max+plus2EDA软件工具的熟练程度，最终获得初步的电子系统设计经验，为毕业设计和将来从事电子设计的相关工作打下基础

二、课程设计基本要求

本课程设计，采用以学生自主设计为主教师指导为辅的原则，让学生有一个充分发挥自我想像的空间，设计分阶段进行，在独立力完成了方案设计后，组织一次交流讨论会，互相启发开阔设计思路，尽可能使学生在这个具有创新思维、难度最高的设计环节获得更多的收益，通过该课程设计更深入更全面地提高使用Max+plus2软件工具完成设计全过程的熟练程度，尤其是要提高仿真和试验开发系统的使用能力，设计最终要做出真实电路并上电检测其功能和性能指标是否达到了预定的目标，最后写出课程设计报告。

三、课程设计选题原则

所选题目应是社会生活、生产中常见的、学生易于理解和把握且感兴趣的、对所学知识尽可能综合全面派上用场的、难易程度适中的、一周时间能够完成的的题目。

四、课程设计内容及时间安排

1．设计内容：根据具体设计题目和提出的功能性能指标要求，查阅相应参考资料，将所设计的电路系统划分成若干功能模块完成顶层结构设计（方案设计），对各功能模块用硬件描述语言描述以完成程序设计，对个功能模块及电路系统整体做仿真设计以验证其正误，将设计文件下载至可编程逻辑器件在实验开发装置上检测功能性能指标以完成真实电路的设计。写出课程设计报告，其中要有顶层结构图，各功能模块的程序，各功能模块和整个电路系统的仿真波形图，并对这些设计图纸和设计程序所表达的逻辑思想、工作原理给以说明，写出设计步骤和设计心得。2．课程设计时间：开始设计的前一周公布设计题目下达设计任务，用半周时间完成方案设计、程序设计，另外半周完成仿真、下载、测试。

五、课程设计主要参考资料

潘松 黄继业 编著《EDA技术使用教程》（第二版）科学出版社 2005。

王振红主编《VHDL数字电路设计与应用实践教程》机械工业出版社，2006年。

六、课程设计考核方式及成绩评定

考核成绩由两部分组成：现场检测设计出的真实电路占50%，课程设计报告占50%。

大纲撰写人： 杨显富 系（教研室）：（签字）学院学术委员会意见：（签字）

学院审核：（签字、盖章）年 月 日

注：请在黄色显示的区域里用“仿宋 五号”字体填写。

第二篇：《EDA课程设计》教学大纲

设计四 拔河游戏机

1、设计一个能进行拔河游戏的电路。

2、电路使用15个(或9个)发光二极管，开机后只有中间一个发亮，此即拔河的中心点。

3、游戏双方各持一个按钮，迅速地、不断地按动，产生脉冲，谁按得快，亮点就向谁的方向移动，每按一次，亮点移动一次。

4、亮点移到任一方终端二极管时，这一方就获胜，此时双方按钮均无作用，输出保持，只有复位后才使亮点恢复到中心。

5、用数码管显示获胜者的盘数。

教学提示:

1、按钮信号即输入的脉冲信号，每按一次按钮都应能进行有效的计数。

2、用可逆计数器的加、减计数输入端分别接受两路脉冲信号，可逆计数器原始输出状态为0000，经译码器输出，使中间一只二极管发亮。

3、当计数器进行加法计数时，亮点向右移；进行减法计数时，亮点向左移。

4、由一个控制电路指示谁胜谁负，当亮点移到任一方终端时，由控制电路产生一个信号，使计数器停止计数。

5、将双方终端二极管“点亮”信号分别接两个计数器的“使能”端，当一方取胜时，相应的计数器进行一次计数，这样得到双方取胜次数的显示。

6、设置一个“复位”按钮，使亮点回到中心，取胜计数器也要设置一个“复位”按钮，使之能清零。

设计五 乒乓球比赛游戏机

1、设计一个由甲、乙双方参赛，有裁判的3人乒乓球游戏机。

2、用8个(或更多个)LED排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一只点亮的LED指示球的当前位置，点亮的LED依此从左到右，或从右到左，其移动的速度应能调节。

3、当“球”(点亮的那只LED)运动到某方的最后一位时，参赛者应能果断地按下位于自己一方的按钮开关，即表示启动球拍击球。若击中，则球向相反方向移动；若未击中，则对方得1分。

4、一方得分时，电路自动响铃3秒，这期间发球无效，等铃声停止后方能继续比赛。

5、设置自动记分电路，甲、乙双方各用2位数码管进行记分显示，每计满21分为1局。

6、甲、乙双方各设一个发光二极管，表示拥有发球权，每隔5次自动交换发球权，拥有发球权的一方发球才有效。教学提示:

1、用双向移位寄存器的输出端控制LED显示来模拟乒乓球运动的轨迹，先点亮位于某一方的第1个LED，由击球者通过按钮输入开关信号，实现移位方向的控制。

2、也可用计数译码方式实现乒乓球运动轨迹的模拟，如利用加/减计数器的2个时钟信号实现甲、乙双方的击球，由表示球拍的按钮产生计数时钟，计数器的输出状态经译码驱动LED发亮。

3、任何时刻都保持一个LED发亮，若发亮的LED运动到对方的终点，但对方未能及时输入信号使其向相反方向移动，即失去1分。

4、控制电路决定整个系统的协调动作，必须严格掌握各信号之间的关系。

设计六 交通信号等控制器

1、设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。

2、红、绿、黄发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号。

3、主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。

4、主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路。

5、在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5秒计时、显示电路。教学提示:

1、主、支干道用传感器检测车辆到来情况，实验电路用逻辑开关代替。

2、选择1HZ时钟脉冲作为系统时钟。

3、45秒、25秒、5秒定时信号可用顺计时，也可用倒计时，计时起始信号由主控电路给出，每当计满所需时间，即向主控电路输出“时间到”信号，并使计数器清零，由主控电路启、闭三色信号灯或启动另一计时电路。

4、主控电路是核心，这是一个时序电路，其输入信号为：车辆检测信号（A，B，；45秒、25秒、5秒定时信号（C，D，E），其输出状态控制相应的三色灯。主控电路可以由两个JK触发器和逻辑门构成，其输出经译码后，控制主干道三色灯R、G、Y和支干道三色灯r、g、y。

设计七 电子密码锁

1、设计一个密码锁的控制电路，当输入正确代码时，输出开锁信号以推动执行机构工作，用红灯亮、绿灯熄灭表示关锁，用绿灯亮、红灯熄灭表示开锁；

2、在锁的控制电路中储存一个可以修改的4位代码，当开锁按钮开关（可设置成6位至8位，其中实际有效为4位，其余为虚设）的输入代码等于储存代码时，开锁；

3、从第一个按钮触动后的5秒内若未将锁打开，则电路自动复位并进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。教学提示:

1、该题的主要任务是产生一个开锁信号，而开锁信号的形成条件是，输入代码和已设密码相同。实现这种功能的电路构思有多种，例如，用两片8位锁存器，一片存入密码，另一片输入开锁的代码，通过比较的方式，若两者相等，则形成开锁信号。

2、在产生开锁信号后，要求输出声、光信号，声音的产生由开锁信号触动扬声器工作，光信号由开锁信号点亮LED指示灯；

3、用按钮开关的第一个动作信号触发一个5秒定时器，若5秒内无开锁信号产生，让扬声器发出特殊音响，以示警告，并输出一个信号推动LED不断闪烁。

设计八 彩灯控制器

1、设计一个彩灯控制器，使彩灯（LED管）能连续发出四种以上不同的显示形式；

2、随着彩灯显示图案的变化，发出不同的音响声。教学提示:

1、彩灯显示的不同形式可由不同进制计数器驱动LED显示完成；

2、音响由选择不同频率CP脉冲驱动扬声器形成。

设计九 脉冲按键电话显示器

1、设计一个具有8位显示的电话按键显示器；

2、能准确地反映按键数字；

3、显示器显示从低位向高位前移，逐位显示按键数字，最低位为当前输入位；

4、*设置一个“重拨”键，按下此键，能显示最后一次输入的电话号码；

5、*挂机2秒后或按熄灭按键，熄灭显示器显示。教学提示:

1、利用中规模计数器的予置数功能可以实现不同的按键对应不同的数字；

2、设置一个计数器记录按键次数，从而实现数字显示的移位。

设计十 简易电子琴

1、设计一个简易电子琴；

2、利用实验箱的脉冲源产生1，2，3。。共7个或14个音阶信号；

3、用指示灯显示节拍；

4、*能产生颤音效果。教学提示:

1、各音阶信号由脉冲源经分频得到。

设计十一 出租车自动计费器

1、设计一个出租车自动计费器，具有行车里程计费、等候时间计费、及起价三部分，用四位数码管显示总金额，最大值为99。99元；

2、行车里程单价1元/公里，等候时间单价0。5元/10分钟，起价3元（3公里起价）均能通过人工输入。

3、行车里程的计费电路将汽车行驶的里程数转换成与之成正比的脉冲数，然后由计数译码电路转换成收费金额，实验中以一个脉冲模拟汽车前进十米，则每100个脉冲表示1公里，然后用BCD码比例乘法器将里程脉冲乘以每公里单价的比例系数，比例系数可由开关预置。例如单价是1。0元/公里，则脉冲当量为0。01元/脉冲。

4、用LED显示行驶公里数，两个数码管显示收费金额。

教学提示:

1、等候时间计费需将等候时间转换成脉冲个数，用每个脉冲表示的金额与脉冲数相乘即得计费数，例如100个脉冲表示10分钟，而10分钟收费0。5元，则脉冲当量为0。05元/脉冲，如果将脉冲当量设置成与行车里程计费相同（0。01元/脉冲），则10分钟内的脉冲数应为500个。

2、用LED显示等候时间，两个数码管表示等候时间收费金额。

3、用加法器将几项收费相加，P=P1+P2+P3，4、P1为起价，P2为行车里程计费，P3为等候时间计费，用两个数码管表示结果。

设计十二 洗衣机控制器

1、设计一个电子定时器，控制洗衣机作如下运转：定时启动正转20秒暂停10秒反转20秒暂停10秒定时未到回到“正转20秒暂停10秒……”，定时到则停止；

2、若定时到，则停机发出音响信号；

3、用两个数码管显示洗涤的预置时间（分钟数），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到停机；洗涤过程由“开始”信号开始；

4、三只LED灯表示“正转”、“反转”、“暂停”三个状态。

教学提示:

1、设计20秒、10秒定时电路。

2、电路输出为“正转”、“反转”、“暂停”三个状态。

3、按照设计要求，用定时器的“时间到”信号启动相应的下一个定时器工作，直到整个过程结束。

建议选用教材和参考书目

选用教材： 《电子技术实验指导书》，李国丽，朱维勇主编。中国科技大学出版社 主要参考书：《电子技术基础

模拟部分》（第四版），康华光主编，高教出版社

《数字电子技术基础》（第四版），阎石主编，高教出版社

第三篇：沈阳理工大学 EDA技术课程设计教学大纲

《EDA技术课程设计》课程教学大纲

课程代码：030351001 课程英文名称：Course Design of EDA Techniques

课程总学时：2周 讲课：□□ 实验：□□ 上机：□□ 适用专业：电子信息工程专业

大纲编写（修订）时间：2010年6月

一、大纲使用说明

本大纲根据电子信息工程专业2010版教学计划制定。

（一）适用专业

电子信息工程专业。

（二）课程设计性质

必修。

（三）主要先修课和后续课程

先修课：《数字电路》、《EDA技术》

后续课：《微机原理与接口》、《毕业设计》

二、课程设计目的及基本要求

本课程设计是为配合《EDA技术》课程的学习而设立的，通过本课程设计，可使学生更加深刻地理解《EDA技术》课程讲述的内容；培养学生独立思考、解决实际工程问题的能力；提高学生用硬件描述语言设计电路的能力，为后续专业课程学习打下坚实基础。

①使学生掌握利用熟悉一种到两种EDA软件进行电子系统设计的基本方法和技巧，即能熟练进行设计输入、编译、管脚分配、下载等过程，具备初步的独立设计能力；

② 学会查阅技术资料和手册，合理选用设计方案、线路和器件； ③ 培养学生独立分析和解决问题的能力； ④ 使学生掌握一定的设计与实践技能；

⑤ 撰写规范的设计总结报告，培养严谨的作风和科学的态度。

三、课程设计内容及安排

课程设计内容主要依托于EDA技术课程，课程设计题目涉及了众多类的设计问题，具体内容应该由课程设计指导书进行详细阐述。

选题要符合本课程的教学要求，通常应包含EDA技术课程主要内容，并强调各部分知识的综合应用。注意选题内容的先进性、综合性、实践性，应适合实践教学和启发创新，选题内容不应太简单，难度要适中；最好结合工程实际情况进行选题，反映EDA技术的新水平，并且有一定的实用价值；成果宜具有相对完整功能。

课程设计的具体实施安排可以采用两种形式，一种是每人独立完成分配给自己的课程设计题目，这适用于题目工作量要求不高的情况；另一种是采用分组的方式，将学生2~3人为一组，完成一组综合题或一道工作量要求较高的题目。具体采用那种方式可以在进行课程设计安排时可以灵活掌握，要注意的是尽量争取学生课程设计的题目不一样，从而避免课程设计成果雷同，降低课程学习效果。

通过两周的课程设计，学生完成面向对象课程设计题目，教师最终对学生提交的软件和课程设计报告进行验收。

四、指导方式

① 选定设计课题，下达设计任务

选题可由指导教师选定，或由指导教师提供几个选题供学生选择；也可由学生自己选题，但学生选题需通过指导教师批准。课题应在设计周之前提前公布，以便学生有充分的设计准备时间。

指导教师在公布课程设计课题时一般应包括以下内容：课题名称、设计任务、技术指标和要求、主要参考文献等内容。

② 教师讲解

a．介绍课程设计的内容、要求、安排、考核方法、注意事项

b．讲授必要的课题背景和相关知识、原理。着重帮助学生明确任务，理解电子系统的一般设计方法、安装、调测方法。

③ 学生查询资料，并进行设计

设计内容：系统总体设计方案；系统分析与设计（各模块及其顶层文件的设计、编程）；完整的系统框图；调测方案、步骤等。

④ 教师审查

审查设计方案是否合理、正确、可行，否则要求调整或整改。教师记录学生的相应成绩。⑤ 学生上机调试和下载

通过教师审查后，即开始调试。学生根据编写的程序，上机调试和下载测试，调试工作原则上由学生独立，完成对理论设计进行时序仿真和优化。教师以兼顾培养学生的独立工作能力和在规定时间内完成设计任务为宗旨，视具体情况给予适当指导。应对实践纪律和态度提出严格要求，督促、激发、引导学生圆满完成实践任务。

五、课程设计考核方法及成绩评定

课程设计考核成绩由三个方面组成：

（一）学生出勤成绩

学生出勤成绩根据学生在课程设计上课期间的出勤记录进行评定，占最终成绩的20%。

（二）课程设计答辩成绩

课程设计答辩成绩根据指导教师对于学生编写的程序质量及学生对于老师问题的回答情况进行评定，占最终成绩的40%。

学生在系统达到功能和指标要求后，保持系统的测量现场，申请指导教师验收。对达到设计指标要求的，教师将对其综合应用能力和实验能力进行简单的答辩考查，然后给出实际操作分。未达到设计指标要求的，则要求其调整和改进，直到达标。要求仿真结果符合课程设计选题的要求，并能在调试基础上进行优化设计，电路图布局合理，线路清楚。

（三）课程设计论文成绩

课程设计论文成绩根据学生的论文质量由指导教师进行评定，占最终成绩的40% 课程设计最终的成绩=学生出勤成绩×20%+课程设计答辩成绩×40%+课程设计论文成绩×40%。课程设计的成绩可以采用百分制整数形式，也可采用优良制形式。在采用优良制成绩时，由计算出的百分制成绩转换成相应的优良制成绩。

学生对设计的全过程做出系统的报告，按统一格式写出设计报告。撰写设计报告能训练学生编制科技报告或技术资料的能力，同时也能使设计从理论上进一步得到总结提高，所以设计报告必须独立完成。

课程设计报告应包括的主要内容有： ① 设计题目； ② 设计目的；

③ 设计任务及主要技术指标和要求； ④ 设计思想说明；

⑤ 程序清单、时序仿真、结果分析等。

⑥ 对设计成果做出评价，说明本设计的特点和存在问题，提出改进设计意见； ⑦ 通过课程设计所得到的收获和体会； ⑧主要参考文献。

课程设计报告应认真、规范、正确。

六、课程设计教材及主要参考书目

《EDA技术实用教程》(第二版)，潘松编，科学出版社，2004 《电子电路EDA技术》，赵世强编，西安电子科技大学出版社，2002 《EDA技术及应用》，潭会生编，西安电子科技大学出版社，2003 《EDA技术与应用》，汪国强等编著，电子工业出版社，2005 《EDA技术习题与实验》，汪国强等编著，电子工业出版社，2005

编写人： 王红 魏英姿 周帆

审核人： 胡玉兰 批准人： 张焕君

第四篇：基于EDA技术的数字电路课程设计

基于EDA技术的数字电路课程设计

摘要：EDA技术结合数字电路课程设计课程是新教育改革的体现，创新的教学模式开启了学生的智慧，增强实践性与逻辑思维，激发学生热情。在阐述了EDA的特征及优势的同时，探究了它与数字电路课程设计的过程，最后对以新课程改革的观点分析课程设计的优势。

关键词：EDA技术 数字电路设计课 新课程改革

引言

随着社会科学技术不断发展，培养四有新人的重任略显重要。在日常生活中随处可见EDA技术的应用，电子信息时代，逐渐被HTML描述性语言代替。传统的理念及设计手段已经不能完全满足现代企业和社会的需求。在EDA(EleCTRonICs Design Automation）技术基础上，融入到数字电路课程是教育时代的要求，也是教学改革的新课程的要求。国家不仅重视创新发展，更注重培养人才，课程设计，直接影响学生的思想和培育。

1．EDA技术的特征及优势

1.1简单易于操作

计算机行业中，软件硬件的应用是相互结合的。那么，关于EDA技术应用的性质特征为整个设计过程简单可操作性强。在此方面涉及方面比较广泛，内容相对丰富，通过硬件描述与软件开发工具，实现特定的测试电路设计，在修改方面也达到便利的效果。

1.2产品的互换性强

EDA技术在设计上实现了逻辑编程器件，应用上可以自动的检测、编辑，以及对一些程序的重新建构，对其进行修改。设计芯片方法灵活性强，有别于传统的设计思路，在使用效率方面得到显而易见的效果。因而，产品的互换性较强。

1.3自动性能高

在传统的设计上，需要技术人员的操作，在人员辅助下操作完成设计。EDA技术设计突破以往的多人操作的难点，实现自动化设计。这不仅在人员调动方面节约了成本，而且实现了自动化设计。在性能上达到优化，测试全过程及及结果将会自动完成。

2．基于EDA技术结合数字电路课程设计的探究

2.1设计方法与要求

EDA在设计方法上遵循技术改革创新方式，将其传统的设计概念中，加入新的焊接模式的转变，达到了计算机自动化的性能；在设计要求上，运用于数字系统中，例如，在设计数字闹钟的过程中，增加了计时、整点报时等功能。在设计流程上，使用芯片也比传统芯片更实用。

2.2适配器件如何应用

这时代,EDA设计的特点，在底层配件上都尽显完善，适配对象包括布局线都进行了逻辑性操作。这增加了仿真设计的效果。根据所需要的设计文件类型，完成自动化设计过程。若设计有误，可自动下载编程，进行修改。可见器件的适配设计在实际应用中发挥其明显作用。

2.3编码电路与译码电路共占195个逻辑单元

数字电路课程设计应用在EDA中，通过目标系统，使用描述性编码完成设计工作，编译码电路在出错后会自动改错，编码电路与译码电路共同实现了逻辑性的功能，这个过程，体现了EDA技术在数字电路中越来越重要。

3.突破传统教学教程，注重能力的培养

3.1跟上时代脚步，注重教程改革

电路数字课程设计是电子信息专业的一门基础课程。教学课程方面，比以往的教学方案中增加更多互动模式，传教方式灵活简单易懂，注重培养学生的实践能力。目前，EDA技术涉及的领域遍布全国，它的发展已经步入科技前沿。

3.2根据社会需要，学以致用

数字电路课程设计，应用于实际生活的每个层面。在学校、医院、楼层、社区、企业、家庭、交通等领域中，随处可见，例如在医院里，病床疾病呼叫，还有密码解锁、楼层内的控灯、触摸延时灯、数字钟、还有循环彩灯以及在交通运输方面使用的交通灯等，要结合实际需求，达到教学与实践相结合。

3.3技术与课程设计相结合，利于能力的培养

DEA技术与数字电路课程设计的结合，在给学生逻辑思维上的灌输通通明朗。不论在教学教程上还是培育学生上都得到了实质性的提高。传统的数字电路课程设计制约了学生的分析能力，固定的教学模式，限制了学习设计思路，及其独立设计与组装的能力。因此，注重教学课程改革与培养实践技能成为发展趋势。

4高校开展EDA技术课程，教育教学不断完善

就目前状况来看，EDA技术的课程与实践课开展的十分普遍，对于高职电子专业人员来说，综合EDA技术的数字电路课程设计综合的实现了学生的应用能力，这是技术理论上的一场革命性的训练。新课程的培养目标理念深厚，这种教学方式，贯彻了“三个代表”的重要思想。

在课程上新改革，例如以往的法务部与税务部的分割线比较明显，而在大时代背景下，需要新型人才，也需要在企业中事倍功半，在以往的教程上综合了法务与税务的知识，在新课程的推动下，出现法务税务师，这不仅节约了人才，而且自身能力提高，实现个人独特的价值。基于EDA技术的数字电路课程设计理念也是如此，为节约人才与新型技术人员的培养提供可行性的策略。

总结

数字电路课程设计思路有两个，一个是仿真电路设计，一个是应用设计印刷电路板。课程设计的教程实践将会实现个人的独立设计与创新能力。能够培养具有逻辑性的思考和解决问题的高素质人才，提高学生积极性与学校热情，是实现基于EDA技术的数字电路课程设计的关键所在。

参考文献

[１] 李彩.科技视界.浅谈时序逻辑电路.2013(3)[２] 王璐,于冠龙,马永强.浅析航空电子元器件的质量控制.黑龙江科技信息.2015(32)

第五篇：EDA 课程设计

《电子系统设计自动化》课程设计报告

学 院： 机电工程学院

题 目： 数字时钟电路设计 课 程： 《电子系统设计自动化》课程设计 专业班级： 电信10级2 班 学生姓名： 刘星 秦玉杰 王艳艳 学 号： 1004101035 1004101036 1004101038

完成日期：2013年 12 月 27 日

摘要：

EDA（Electronic Design Automation）电子设计自动化，就是以大规模可编程器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，通过相关的软件，自动完成用软件方式设计的电子系统到硬件系统，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。本次实习利用QuartusII为设计软件、VHDL为硬件描述语言，结合所学的数字电路的知识设计一个24时多功能数字钟，具有正常时、分、秒计时，动态显示，清零、快速校时校分、整点报时、花样显示等功能。利用硬件描述语言VHDL对设计系统的各个子模块进行逻辑描述，采用模块化的设计思想完成顶层模块的设计，通过软件编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合优化、逻辑布线、逻辑仿真，最终将设计的软件系统下载设计实验系统，对设计的系统进行硬件测试。

一、课程设计基本要求和任务

《EDA课程设计》是继《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》课程后，电信专业学生在电子技术实验技能方面综合性质的实验训练课程，是电子技术基础的一个部分。1.1 目的和任务

（1）通过课程设计使学生能熟练掌握一种EDA软件（QUARTUSII）的使用方法，能熟练进行设计输入、编译、管脚分配、下载等过程，为以后进行工程实际问题的研究打下设计基础。

（2）通过课程设计使学生能利用EDA软件（QUARTUSII）进行至少一 个电子技术综合问题的设计，设计输入可采用图形输入法或VHDL硬件描述语言输入法。（3）通过课程设计使学生初步具有分析、寻找和排除电子电路中常见 故障的能力。

（4）通过课程设计使学生能独立写出严谨的、有理论根据的、实事求是的、文理通顺的字迹端正的课程设计报告。1.2 功能要求：

（1）具有时、分、秒计数显示功能，以24小时循环计时。（2）时钟计数显示时有LED灯的花样显示。（3）具有调节小时、分钟、秒及清零的功能。（4）具有整点报时功能。

1.3 总体方框图：

本系统可以由秒计数器、分钟计数器、小时计数器、整点报时、分的调整以及小时的调整和一个顶层文件构成。采用自顶向下的设计方法，子模块利用VHDL语言设计，顶层文件用原理图的设计方法。显示：小时采用24进制，而分钟均是采用6进制和10进制的组合。1.4 设计原理：

数字钟电路设计要求所设计电路就有以下功能：时、分、秒计时显示，清零，时、分调节，整点报时及花样显示。分、秒计时原理相似，可以采用60进制BCD码计数器进计时；小时采用24进制BCD码进行计时；在设计时采用试验电路箱上的模式7电路，不需要进行译码电路的设计；所设计电路具有驱动扬声器和花样显示的LED灯信号产生。试验箱模式7的电路如图一所示：图一模式七实验电路图

1.5 性能指标及功能设计：

（1）时钟计数：完成时、分、秒的正确计时并且显示所计的数字；对秒、分——60进制计数，即从0到59循环计数，时钟——24进制计数，即从0到23循环计数，并且在数码管上显示数值。

2.2 模块划分自顶向下分解

2.3 模块描述

时钟计时模块完成时、分、秒计数，及清零、调节时和分钟的功能。时、分、秒计数的原理相同，均为BCD码输出的计数器，其中分和秒均为六十进制BCD码计数器，小时为二十四进制BCD码计数器。设计一个具有异步清零和设置输出功能的六十进制BCD码计数器，再设计一个具有异步清零和设置输出功能的二十四进制计数器，然后将它们通过一定的组合构成时钟计时模块。各个输入/输出端口的作用为：

（1）clk为计时时钟信号，reset为异步清零信号；

（2）sethour为小时设置信号，setmin为分钟设置信号；（3）daout[5„0]为小时的BCD码输出, daout[6...0]为秒和分钟的BCD码输出，enmin和enhour为使能输出信号。

（4）在时钟整点的时候产生扬声器驱动信号和花样显示信号。由时钟计时模块中分钟的进行信号进行控制。当contr_en为高电平时，将输入信号clk送到输出端speak用于驱动扬声器，同时在clk的控制下，输出端lamp[2..0]进行循环移位，从而控制LED灯进行花样显示。输出控制模块有扬声器控制器和花样显示控制器两个子模块组成 2.4 顶层电路图

顶层文件是由四个模块组成，分别是时、分、秒计数器和报警的VHDL语言封装而成。经过锁定引脚再重新编译获得如下顶层原理电路图：

三、方案实现

3.1 各模块仿真及描述

（1）秒计数器模块仿真图：将标准秒信号送入”秒计数器”，秒计数器采用60进制计数器，每累计60秒发出一个分脉冲信号，该信号将作为分计数器的时钟脉冲，daout代表秒输出。

（2）分计数器电路仿真图：也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个时脉冲信号，该信号将被送到时计数器，daout端口代表分钟输出

（3）小时计数器电路仿真图：时计数器采用12进制计时器，可实现对24小时累 计。每累计12小时，发出一个脉冲信号。

引脚配置完成后再进行一次全程编译，无误则可以下载到试验箱上进行硬件测试。硬件验证的方法如下：选择实验模式7；时钟脉冲clk与clock0（1024Hz）信号相连；键8和键5均为低电平，时钟正常计时，数码管1和2显示秒，数码管4和5显示分钟，数码管7和8显示小时；键8为高电平时，时钟清零；键5为高电平时，按下键7和键4进行调时调分操作；当时钟为整点的时候，三个发光二极管进行循环移位操作，同时扬声器发声。

五、心得体会

经过源程序的编辑、逻辑综合、逻辑适配、编程下载成功后，在EDA实验开发系统进行硬件验证时却发现实验结果不正确，扬声器无法发声。经检查，自己设计的管脚文件有错。将管脚锁定文件修改后，重新进行逻辑适配、编程下载成功后，实验结果仍然不正确，百思不得其解。无奈之下，决定重头开始排查每一步的细节，确定各个模块的功能完全实现并且顶层模块功能正确。修改之后，重新进行逻辑适配、编程下载验证，实验结果完全正确。

这次EDA课程设计历时两个星期，在整整两个星期的日子里，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多书本上学不到的知识，同时锻炼了自己的能力，使自己对以后的路有了更加清楚的认识，对未来有了更多的信心。这次课程设计，进一步加深了我对EDA的了解，使我对QuartusII的基本操作有所了解，使我对应用软件的方法设计硬件系统有了更加浓厚的兴趣。通过这次课程设计，我懂得了理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合，从实践中得出结论，才能真正提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中，我遇到许多问题，毕竟是第一次应用VHDL进行硬件电路系统的设计，许多EDA的知识还没有充分的掌握，遇到困难也是在所难免的，同时发现了自己的不足之处：学习知识表面化，没有深入了解它们的原理。总的来说，这次设计的数字时钟电路还是比较成功的，尽管在设计中遇到了很多问题，最后在老师的辛勤指导、同学的帮助和自己不断思考下，终于迎刃而解，有点小小的成就感，觉得平时所学的知识有了实用的价值，达到了理论与实际相结合的目的。最后，对给过我帮助的所有同学和指导老师再次表示忠心的感谢！

参考文献

[1] 崔健明.《电子电工EDA仿真技术》 高等教育出版社 2000年 [2] 卢杰,赖毅.《VHDL与数字电路设计》 科学出版社 2001年 [3] 潘松，黄继业.《EDA技术实用教程》 科学出版社 2002年 [4] 朱运利.《EDA技术应用》 电子工业出版社 2004年 [5] 张明.《VHDL实用教程》 电子科技大学出版社 1999年

[6] 彭介华.《电子技术课程设计与指导》 高等教育出版 1997年

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY minute IS PORT(clk,clk1,reset,sethour:IN STD_LOGIC;enhour:OUT STD_LOGIC;daout:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));END ENTITY minute;ARCHITECTURE fun OF minute IS SIGNAL count :STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SIGNAL enhour_1, enhour_2: STD_LOGIC;--enmin_1为59分时的进位信号 BEGIN--enmin_2由clk调制后的手动调时脉冲信号串 daout<=count;enhour_2<=(sethour and clk1);--sethour为手动调时控制信号，高电平有效 enhour<=(enhour_1 or enhour_2);PROCESS(clk,reset,sethour)BEGIN IF(reset='0')THEN--若reset为0，则异步清零 count<=“0000000”;ELSIF(clk'event and clk='1')THEN--否则，若clk上升沿到 IF(count(3 DOWNTO 0)=“1001”)THEN--若个位计时恰好到“1001”即9 IF(count <16#60#)THEN--又若count小于16#60#，即60 IF(count=“1011001”)THEN--又若已到59D enhour_1<='1';--则置进位为1 count<=“0000000”;--count复0 ELSE count<=count+7;--若count未到59D，则加7，即作“加6校正” END IF;--使前面的16#60#的个位转变为8421BCD的容量 ELSE count<=“0000000”;--count复0（有此句，则对无效状态电路可自启动）END IF;--END IF（count<16#60#）ELSIF(count <16#60#)THEN count<=count+1;--若count<16#60#则count加1 enhour_1<='0' after 100 ns;--没有发生进位 ELSE count<=“0000000”;--否则，若count不小于16#60# count复0 END IF;--END IF（count（3 DOWNTO 0）=“1001”）END IF;--END IF（reset='0'）END process;END fun;

3、时计数器模块的VHDL语言：

LIBRARY IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

IF(clk'event and clk='1')THEN IF(dain=“0000000”)THEN speak<=count1(1);IF(count1>=“10”)THEN count1<=“00”;--count1为三进制加法计数器 ELSE count1<=count1+1;END IF;END IF;END IF;END PROCESS speaker;lamper:PROCESS(clk)BEGIN IF(rising_edge(clk))THEN IF(count<=“10”)THEN IF(count=“00”)THEN lamp<=“001”;--ELSIF(count=“01”)THEN lamp<=“010”;ELSIF(count=“10”)THEN lamp<=“100”;END IF;count<=count+1;ELSE count<=“00”;END IF;END IF;END PROCESS lamper;END fun;

循环点亮三只灯