数字电路EDA课程设计数字跑表

第一篇：数字电路EDA课程设计数字跑表

EDA课程设计报告书

题目： 数字跑表

姓名： 班级： 学号： 成绩：

一、设计题目及要求 设计题目：数字跑表

要求：1 具有暂停，启动功能。

具有重新开始功能。用六个数码管分别显示百分秒，秒和分钟。

二、设计过程及内容

拿到题目后，我在图书馆进行了相关书籍的查阅，首先明确了题目中设计项目要实现的功能，再进一步确定实现其功能的组成部分和使用器件，对于本次设计的总体思路,首先是设计一个控制模块，可以使跑表具有启动、暂停及重新开始的功能；然后，利用一个分频模块即15进制计数器得到100HZ的时钟脉冲，接入到一个100*60*60三个计数器的模块中，完成对时间的计时工作和对选时模块的输出工作，使选时模块得到对应的时间，其次将选时模块与显示模块连接，使数码管显示选中的当前时间，从而完成了这次课程设计的设计工作，进入到实现过程中去。

根据课程设计要求将设计分为5个模块：

1、控制模块，使跑表具有启动、暂停及重新开始的功能；

2、分频模块，用于得到频率为100HZ的时钟脉冲；

3、计时模块，进行时间的计时，同时将当前时间输出给选时模块；

4、选时模块，从计时器得到当前时间输出给显示模块；

5、显示模块，进行时间的显示。总图如下： 第一个模块：控制器模块

与门可控制时钟信号的输出与否，当跑表为START状态时CLK端为高电平，QA为1，时钟信号输出，当跑表为STOP状态时CLK端为低电平，QA为0，时钟信号不输出，从而实现开始和暂停的功能。REST是清零按钮，REST接到控制模块和总计时器模块的清零端，当REST为高电平时，控制模块和总计数器模块清零，跑表重新开始工作。

第二个模块：分频器模块

将74161接成15进制计数器，将1465HZ的时钟频率转换成近似于100HZ的时钟信号即所需的输入时钟信号，从而实现分频功能。将得到的时钟信号输入到总计数器模块中去。第三个模块：计时模块

计时模块

本模块由两个60进制计数器和一个100进制计数器构成，从而实现百分秒向秒、秒向分的计数功能需求。60进制计数器及100进制计数器均采用两个74LS160，采用整体置数方式接成。从60进制计数器和100进制计数器这三个输出端分别印出八个端口（秒、分、时的个位及十位分别由四个二进制代码表示），将当前时间编码传送给选时模块，实现时间的选择和显示。(秒个位：S0A,S0B,S0C,S0D;秒十位：S1A,S1B,S1C,S1D;分个位：M0A,M0B,M0C,M0D;分十位：M1A,M1B,M1C,M1D;百分秒个位：H0A,H0B,H0C,H0D;百分秒十位：H1A,H1B,H1C,H1D.)

100进制计数器

60进制计数器

第四个模块：选时模块

本模块由四个八选一数据选择器74LS151和地址选择器74LS161构成。

地址选择器74LS161接入一个1465 HZ的时钟信号，使能端和清零端接高电平，使其循环工作，产生一组循环地址码A、B、C，接到数码管的地址端，使其循环显示数字。同时，地址选择器74LS161产生的一组循环地址码接入到四个八选一数据选择器74LS151上，使其对地址相同的一组数据进行选择，产生四个二进制数A0,A1,A2,A3，即为数码管所要显示的数字的编码。

第一个74LS151上的输入端为秒、分、百分秒个位及十位的四位二进制的最低位（S0A,S1A, M0A, M1A, H0A, H1A）, 第二个74LS151上的输入端为秒、分、百分秒个位及十位的四位二进制的次低位（S0B,S1B,M0B,M1B,H0B,H1B）, 第三个74LS151上的输入端为秒、分、百分秒个位及十位的四位二进制的第二位（S0C,S1C,M0C,M1C,H0C,H1C）, 第四个74LS151上的输入端为秒、分、百分秒个位及十位的四位二进制的第一位（S0D,S1D,M0D,M1D,H0D,H1D），通过这四个八位二进制数比较器74LS151选出同一组数(秒个位：S0A,S0B,S0C,S0D;秒十位：S1A,S1B,S1C,S1D;分个位：M0A,M0B,M0C,M0D;分十位：M1A,M1B,M1C,M1D;百分秒个位：H0A,H0B,H0C,H0D;百分秒十位：H1A,H1B,H1C,H1D.)作为输出A0,A1,A2,A3，接到显示模块输入端。

选时模块

第五个模块：显示模块

本模块采用BCD—七段显示译码器7448对实验板上数码管进行驱动。由选时模块输出的显示数字编码A0,A1,A2,A3接至输入端A,B,C,D，使输出端产生七位译码连接到实验箱公共数据输入端ABCDEDG，从而进行数据的显示。

显示模块

三、设计结论

两周的课程设计很快就结束了，虽然时间很短，但是收获颇丰。通过这次课程设计，我学到了许多关于EDA的知识，认识到了EDA的强大功能，更重要的是增强了我的实践动手能力，使我深刻地认识到仅仅学习课本上的知识是远远不够的，必须要多多动手，多多实践，才能真正理解并掌握所学的知识，达到学以致用的目的。同时我也深深地感受到严谨的态度对于科学研究的重要性。由于在设计的过程中，一点点的马虎都可能造成整个系统的瘫痪，所以每一个细节都要认真思考，认真操作，不能有丝 百分的大意。这使我认识到要想做一个科研工作者是多么的不易！自己身上的缺点还有很多，要靠以后艰苦的努力来克服！

这次的EDA课程设计给了我一次非常重要也非常难得的实践机会，使我可以将平时课本上学习的理论知识应用于实际操作。设计的过程是十分艰苦的，由于从未接触过类似的领域，所以刚开始的时候一片茫然，不知道该干些什么。随着研究的逐渐深入，自己渐渐的摸出头绪，掌握了一些规律和方法，设计的成果也逐步成型，最终按照要求完成了设计。在实际操作的过程中，碰到了许多的困难，但最终在老师的耐心指导和同学的热情帮助下，按时完成了任务。在此对老师和同学们表示衷心的感谢！

最后感谢老师给与我这次宝贵的实践机会！

第二篇：燕山大学EDA课程设计数字跑表

一、设计题目及要求 设计题目：数字跑表

要求：1 具有暂停，启动功能；

具有重新开始功能； 用六个数码管分别显示百分秒，秒和分钟。

二、设计过程及内容 总体设计：

第一，对于要实现的暂停、启动和重新开始功能，需要有一个控制模块完成相关控制。第二由题意可知需要一个分频模块，将实验箱提供的频率转换为100HZ即数字跑表百分秒的频率。第三是计时模块，完成跑表的百分秒、秒和分钟的计时功能。第四由于实验箱提供的数码显示是扫描显示，这就需要一个选时模块。第五部分则是显示模块。详细设计过程：

根据要求，将设计分成五个模块：

1、控制模块：使跑表具有启动、暂停及重新开始的功能；

2、分频模块：将实验箱所提供的频率转换为设计题目所需要的100HZ的时钟脉冲；

3、计时模块：进行百分秒、秒、分的计时，并且将当前时间输出给选时模块；

4、选时模块：从计时器得到当前时间输出给显示模块；

5、显示模块：通过数码管显示时间。

总图如下：

仿真波形：

第一个模块：控制模块

控制模块主要运用了两个D触发器，输入到触发器的时钟信号CLK1频率为2.86Hz，对电路起到了防抖的功能。

START/STOP为启动暂停按钮，当跑表为START状态时CLK端为高电平，Q为1，时钟信号输出，当跑表为STOP状态时CLK端为低电平，Q为0，时钟信号不输出，从而实现开始和暂停的功能。与门可控制时钟信号是否被输出到下一级。

RESET端为全局清零按钮，接到控制模块和计时模块的清零端，负责将计数器清零。当RESET为低电平时，控制模块和总计数器模块清零，跑表重新开始工作。电路图如下：

仿真波形：

第二个模块：分频模块

为了将实验箱提供的1465HZ转换成实验需要的100HZ，我将74161接成15进制计数器，实现分频的功能，转换为100HZ的近似时钟信号。然后将输出的时钟接入到计时模块。电路图如下： 3

仿真波形：

第三个模块：计时模块

计时模块由一个100进制计数器和两个60进制计数器构成，从而实现百分秒向秒、秒向分的计数功能需求。100进制计数器和60进制计数器均采用两个74160，100进制采用并行进位方式，60进制采用整体置数方式。从100进制计数器和60进制计数器这三个输出端分别接出八个端口（百分秒、秒、分的个位及十位分别由四个二进制代码表示），将当前时间代码输送给选时模块，以实现时间的选择和显示。(百分秒个位：H0A,H0B,H0C,H0D;百分秒十位：H1A,H1B,H1C,H1D；秒个位：S0A,S0B,S0C,S0D;秒十位：S1A,S1B,S1C,S1D;分个位：M0A,M0B,M0C,M0D;分十位：M1A,M1B,M1C,M1D.)电路图如下：

仿真波形：

100进制计数器（count100）： 仿真波形：

60进制计数器（count60）：

仿真波形：

第四个模块：选时模块

选时模块由四个八选一数据选择器74LS151和一个地址选择器74LS161构成。

地址选择器74LS161接入一个1465 HZ的时钟信号，使能端和清零端接高电平，使其循环工作，产生的一组循环地址码接入到四个八选一数据选择器74LS151上，使其对地址相同的一组数据进行选择，产生四个二进制数CA,CB,CC,CD，即为数码管所要显示的数字的编码。同时，地址选择器74LS161产生一组循环地址码a、b、c，接到数码管的地址端，使其循环显示数字。

第一个74LS151上的输入端为百分秒、秒、分个位及十位的四位二进制的最低位（H0A, H1A ,S0A,S1A, M0A, M1A）, 第二个74LS151上的输入端为百分秒、秒、分个位及十位的四位二进制的次低位（H0B,H1B ,S0B,S1B,M0B,M1B）, 第三个74LS151上的输入端为百分秒、秒、分个位及十位的四位二进制的第二位（H0C,H1C ,S0C,S1C,M0C,M1C）, 第四个74LS151上的输入端为百分秒、秒、分个位及十位的四位二进制的第一位（H0D,H1D ,S0D,S1D,M0D,M1D），通过这四个八位二进制数比较器74LS151选出同一组数(百分秒个位：H0A,H0B,H0C,H0D;百分秒十位：H1A,H1B,H1C,H1D;秒个位:S0A,S0B,S0C,S0D;秒十位：S1A,S1B,S1C,S1D;分个位：M0A,M0B,M0C,M0D;分十位：M1A,M1B,M1C,M1D)作为输出CA,CB,CC,CD，接到显示模块输入端。电路图如下：

仿真波形：

第五个模块：显示模块

显示模块采用BCD—七段显示译码器7448对实验板上数码管进行驱 动。由选时模块输出的显示数字编码CA,CB,CC,CD接至输入端A,B,C,D，使输出端产生七位译码连接到实验箱公共数据输入端ABCDEDG，从而显示出数据。电路图如下：

仿真波形：

三、设计结论

两周的课程设计很快就结束了，虽然时间很短，但是收获颇丰。通过这次课程设计，我学到了许多关于EDA的知识，学习到了很多EDA的实用功能，更重要的是锻炼了我的实践动手能力，使我深刻地认识到仅仅学习课本上的知识是远远不够的，要多思考，多实践，才能真正把学到的知识用到实际中，而且我也深刻认识到通信专业在各个领域是多么有用武之地，更加使我有了学习深造的动力。

在设计的过程中遇到诸多问题，一个接一个，总结下来还是软件没有学深刻，出了问题也不知道如何排查，波形图一直找不到自己想看到的，后来经过问同学和自己的总结才知道这个仿真的时间要足够长，才能看到自己所需要的部分。让我知道做一件事之前的准备工作是多么重要，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。遇到问题才去翻书查资料，这些都是我以后要改进的地方。

这次的EDA课程设计给了我一次非常重要也非常难得的实践机会，使我可以将平时课本上学习的理论知识应用于实际操作。设计过程多于我这个专业知识还不牢固的很困难，先前两天看了课本学习了软件，每个子模块和波形图出来的都比较顺利，但当做到总图的时候遇到了很多困难，经过询问老师后也都解决了。实验箱的部分比较顺利，由于粗心连错了线，频率也没选对，总之过程很艰难，但最终还是做出来了。最后感谢老师给与我这次宝贵的实践机会！

第三篇：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)

第四篇：EDA课程设计 数字时钟

EDA

课程设计报告

一·设计任务

使用硬件描述语言，在CPLD/FPGA上实现一个多功能数字钟。

二·设计要求

除按键、LED、扬声器、时钟信号外，整个数字钟的功能要求在一块芯片上实现。

a)具有时，分，秒，计数显示功能，以24小时循环计时； b)具有时间清零功能；

c)具有小时、分钟和秒钟调整功能（个位和十位分开调或合起来调）。

d)具有闹钟功能，能预设闹钟时间，精确到秒。

整个数字钟只设一个时钟输入端口，所需不同频率信

号在内部分频实现。（LED扫描频率设为50Hz以上）。

三·设计方案

设计采用模块方式，分别为分频模块：产生1Hz的脉冲作为秒的输入，和产生1kHz的脉冲作为数码管显示的动态扫描。计时模块：秒模块，分模块，时模块。闹钟模块，显示模块，控制模块。

四·模块端口设置

1.分频模块

输入：clkin :

本实验输入为50MHz晶振

输出：clk : 为显示模块及始终调节提供1KHz脉冲

clkt: 为计数器模块提供1Hz脉冲

2.计时模块

m 是模式按键，当m=0 时，进入计时模式，在计时模式下可以进行时间调整。num3，num4 产生加速调整时间，当其值为1 时，可以快速调整时间，该调整时间的频率由clk 提

供。counta，count1 是手动调节时间。Turn 接按键，可以改变当前调节的是小时还是分钟，长按turn 键还可以使秒钟信号清零。sec1,min1,hour1 输出的是计时的秒，分，时。

3.闹钟模块

原理：num1，num2 产生加速调整时间，当其值为1 时，可以快速调整时间，该调整时间的

频率由clk 提供。countb，count2 是手动调节闹钟时间。amin,ahour 是输出的闹钟的分钟和 小时 4.控制模块

m 是模式按键，当m=0 时，指当前输出的是计时功能；当m=1 时，指当前调整的是

闹钟时间；当m=2 时，指当前调整的是计时时间；当m=3 时，此时turn 按键可用于跑表的

暂停与开始。change 接按键，手动调整时，每按一次，计数器加1；如果长按，则连续快

速加1，用于快速调时和定时；turn 接按键，在手动校时功能时，选择是调整小时，还是分

钟；若长时间按住该键，还可使秒信号清零，用于精确调时。count1,count2,counta,countb 分

别是用来调节计时时间和闹钟时间。LD_min,LD_hour,指示当前调节的是分钟还是小时。5 显示模块

输入：clk--1kHz时钟，提供高频扫描

in0、in1…in5--分别为时、分、秒的个位与十位信号

输出：a、b…g--数码管输入

d0、d1…d5--数码管选通

五．程序。

分频模块

module fenpin(clk,clkt,clkin);input clkin;output clk,clkt;reg clk,clkt;reg [31:0]out,t1;

initial t1<=0;initial out<=0;initial clk<=0;initial clkt<=0;

always@(posedge clkin)begin

out<=out+1;

if(out==20000)

begin

out<=0;

clk<=!clk;

end end

always@(posedge clk)

begin

t1<=t1+1;

if(t1==1000)

begin

clkt<=1;

t1<=0;

end

else

clkt<=0;end endmodule

计时模块 module jishi(clk,clk_1Hz, turn,mode,count1,counta,sec1,min1,hour1,num3,num4);input clk,clkt,turn,num3,num4;input mode;input count1,counta;output [7:0] sec1,min1;output [7:0] hour1;wire clkt,ct1,cta,turn,num3,num4;reg [7:0] sec1=0,min1=0;reg [7:0] hour1=0;reg [1:0] m;wire count1,counta;reg minclk,hclk;always @(posedge mode)//mode 信号控制系统在三种功能间转换 begin if(m==4)m<=0;else m<=m+1;end /////秒钟计时模块////// always @(posedge clkt)

if((sec1==8'h59)|turn&(!m))///////若长时间按住该键，还可使秒信号清零，用于精确调时。begin sec1<=0;//按住“turn”按键一段时间，秒信号可清零，该功能用于手动精确调时

if(!(turn&(!m)))minclk<=1;///产生进位 end else begin if(sec1[3:0]==4'b1001)begin sec1[3:0]<=4'b0000;sec1[7:4]<=sec1[7:4]+1;end else sec1[3:0]<=sec1[3:0]+1;minclk<=0;end ////////分钟计时模?/// assign m_clk=minclk||count1;/////m_clk 产生进位或校正改变 assign ct1=(num3&clk)|(!num3&m_clk);//ct1 用于计时、校时中的分钟计数

always @(posedge ct1)begin if(min1==8'h59)begin min1<=0;hclk<=1;end else begin if(min1[3:0]==9)

begin min1[3:0]<=0;min1[7:4]<=min1[7:4]+1;end else min1[3:0]<=min1[3:0]+1;hclk<=0;end end ////////小时计时模块/// assign h_clk=hclk||counta;//////h_clk 产生进位或校正改变 assign cta=(num4&clk)|(!num4&h_clk);//cta 用于计时、校时中的小时计数

always @(posedge cta)if(hour1==8'h23)hour1<=0;else if(hour1[3:0]==9)begin hour1[7:4]<=hour1[7:4]+1;hour1[3:0]<=0;end else hour1[3:0]<=hour1[3:0]+1;Endmodule

闹钟模块

module alarm(clk,amin,ahour,num1,num2,count2,countb,LD_alert);input clk,num1,num2,count2,countb;output [7:0] amin;

output [7:0] ahour;output LD_alert;wire LD_alert;reg [7:0] amin=0;reg [7:0] ahour=0;assign ct2=(num1&clk)|(!num1&count2);//ct2 用于定时状态下调整分钟信号

assign LD_alert=(ahour|amin)?1:0;//指示是否进行了闹铃定时 always @(posedge ct2)if(amin==8'h59)amin<=0;else if(amin[3:0]==9)begin amin[3:0]<=0;amin[7:4]<=amin[7:4]+1;end else amin[3:0]<=amin[3:0]+1;assign ctb=(num2&clk)|(!num2&countb);////ctb 用于定时状态调节小时信号 always @(posedge ctb)if(ahour==8'h23)ahour<=0;else if(ahour[3:0]==9)begin ahour[3:0]<=0;ahour[7:4]<=ahour[7:4]+1;end else ahour[3:0]<=ahour[3:0]+1;Endmodule 控制模块

module ctrol(change,turn,count1,count2,counta,countb,pause,LD_min,LD_hour,mode);input change,mode,turn;output count1,count2,counta,countb,pause,LD_min,LD_hour;reg [1:0] m;reg fm=0,count1=0,count2=0,counta=0,countb=0,pause=0,LD_min=0,LD_hour=0;wire mode,turn,change;always @(posedge mode)//mode 信号控制系统在三种功能间转换 begin if(m==4)m<=0;else m<=m+1;end always @(posedge turn)//////////接按键，在手动校时功能时，选择是调整小时，还是分钟； begin fm<=~fm;end

always @(m or fm or change)begin case(m)2: begin ////////2：调节时间功能； if(fm)begin count1<=change;{LD_min,LD_hour}<=2;end//////指示当前调整的是分钟

Else

begin counta<=change;{LD_min,LD_hour}<=1;end/////指示当前调整的是小时 {count2,countb}<=0;end 1: begin //////1：调节闹钟功能 if(fm)begin count2<=change;{LD_min,LD_hour}<=2;end/////指示当前调整的是分 else begin countb<=change;{LD_min,LD_hour}<=1;end/////指示当前调整的是小时 {count1,counta}<=0;end

0: begin {count1,count2,counta,countb,LD_min,LD_hour}<=0;end ////0：计时功能 endcase end endmodule 显示模块

module show(min1,sec1,amin,hour1,ahour,MSH,MSL,SH,SL,MH,ML,min,sec,hour,mode);input [7:0] min1,sec1,amin;input [7:0] hour1,ahour;input[3:0] MSH,MSL,SH,SL,MH,ML;input mode;output [7:0] min,sec;output [7:0] hour;reg [7:0] min,sec;reg [7:0] hour;reg [1:0] m;always @(posedge mode)//mode 信号控制系统在三种功能间转换

begin if(m==4)m<=0;else m<=m+1;end always @(min1 or sec1 or amin or hour1 or ahour or m)begin case(m)0: begin hour<=hour1;min<=min1;sec<=sec1;end 1: begin hour<=ahour;min<=amin;sec<=8'hzz;end 2: begin hour<=hour1;min<=min1;sec<=8'hzz;end 3: begin

hour<={SH,SL};

min<={MSH,MSL};sec<={MH,ML};end endcase end Endmodule

六

实验分析 七

实验总结

八、参考资料

1、《EDA技术实用教程》

2、实验箱使用说明；

第五篇：EDA课程设计——数字时钟

Hefei University

EDA课程综述

论文题目： EDA课程综述

专 业： 09通信(2)班

姓 名： 唐吉祥

学 号： 0905072035 指导老师： 查长军

前

言

随着基于PLD的EDA技术的发展和应用领域的扩大和深入，EDA技术在电子信息、通信、自动控制及计算机应用领域的重要性日益提高。

作为现在的大学生应熟练掌握这门技术，为以后的发展打下良好的基础，本实验设计是应用QuartusII环境及VHDL语言设计一个时间可调的数字时钟。使自己熟练使用QuartusII环境来进行设计，掌握VHDL语言的设计方法。要注重理论与实践之间的不同，培养自己的实践能力！

目录

一、课程设计任务及要求............................................................................................3

1.1实验目的..........................................................................................................3 1.2功能设计..........................................................................................................3

二、整体设计思想........................................................................................................3

2.1性能指标及功能设计......................................................................................3 2.2总体方框图......................................................................................................4

三、详细设计................................................................................................................4

3.1数字钟的基本工作原理：..............................................................................4

3.1.1时基T 产生电路..................................................................................4 3.1.2调时、调分信号的产生......................................................................4 3.1.3计数显示电路.......................................................................................5 3.2设计思路..........................................................................................................5 3.3设计步骤..........................................................................................................6

3.3.1工程建立及存盘...................................................................................6 3.3.2工程项目的编译...................................................................................7 3.3.3目标芯片的选择...................................................................................7 3.3.4时序仿真...............................................................................................8 3.3.5引脚锁定.............................................................................................10 3.3.6硬件测试.............................................................................................11 3.3.7实验结果.............................................................................................11

四、设计总结..............................................................................................................12

五、附录......................................................................................................................12

5.1 VHDL源程序..................................................................................................12 5.2配置符号图....................................................................................................17

一、课程设计任务及要求

1.1实验目的

1）掌握VHDL语言的基本运用

2）掌握QuartusII的简单操作并会使用EDA实验箱 3）掌握一个基本EDA课程设计的操作

1.2功能设计

1）有时、分、秒计数显示功能,小时为24进制,分钟和秒为60进制以24小时循环计时

2）设置复位、清零等功能

3）有校时功能,可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间 4）时钟计数显示时有LED灯显示

二、整体设计思想

2.1性能指标及功能设计

1）时、分、秒计时器

时计时器为一个24进制计数器，分、秒计时器均为60进制计数器。当秒计时器接受到一个秒脉冲时，秒计数器开始从1计数到60，此时秒显示器将显示00、01、02、...、59、00；每当秒计数器数到00时，就会产生一个脉冲输出送至分计时器，此时分计数器数值在原有基础上加1，其显示器将显示00、01、02、...、59、00；每当分计数器数到00时，就会产生一个脉冲输出送至时计时器，此时时计数器数值在原有基础上加1，其显示器将显示00、01、02、...、23、00。即当数字钟运行到23点59分59秒时，当秒计时器在接受一个秒脉冲，数字钟将自动显示00点00分00秒。2）校时电路

当开关拨至校时档时，电子钟秒计时工作，通过时、分校时开关分别对时、分进行校对，开关每按1次，与开关对应的时或分计数器加1，当调至需要的时与分时，拨动reset开关，电子钟从设置的时间开始往后计时。2.2总体方框图

三、详细设计

3.1数字钟的基本工作原理：

3.1.1时基T 产生电路

数字钟以其显示时间的直观性、走时准确性作为一种计时工具，数字钟的基本组成部分离不开计数器，在控制逻辑电路的控制下完成预定的各项功能。

由晶振产生的频率非常稳定的脉冲，经整形、稳定电路后，产生一个频率为1Hz的、非常稳定的计数时钟脉冲。

3.1.2调时、调分信号的产生

由计数器的计数过程可知，正常计数时，当秒计数器（60进制）计数到59 时，再来一个脉冲，则秒计数器清零，重新开始新一轮的计数，而进位则作为分计数器的计数脉冲，使分计数器计数加1。现在我们把电路稍做变动：把秒计数器的进位脉冲和一个频率为2Hz的脉冲信号同时接到一个2选1数据选择器的两个数据输入端，而位选信号则接一个脉冲按键开关，当按键开关不按下去时（即为0），则数据选择器将秒计数器的进位脉冲送到分计数器，此时，数字钟正常工作；当按键开关按下去时（即为1），则数据选择器将另外一个2Hz 的信号作为分计数 器的计数脉冲，使其计数频率加快，当达到正确时间时，松开按键开关，从而达到调时的目的。调节小时的时间也一样的实现。

3.1.3计数显示电路

由计数部分、数据选择器、译码器组成，是时钟的关键部分。

1、计数部分：由两个60进制计数器和一个24 进制计数器组成，其中60 进制计数器可用6 进制计数器和10 进制计数器构成；24 进制的小时计数同样可用6 进制计数器和10 进制计数器得到：当计数器计数到24 时，“2”和“4”同时进行清零，则可实现24 进制计数。

2、数据选择器：84 输入14 输出的多路数据选择器，因为本实验用到了8个数码管（有两个用来产生隔离符号‘—’）。

3、译码器：七段译码器。译码器必须能译出‘—’，由实验二中译码器真值表可得：字母F 的8421BCD 码为“1111”，译码后为“1000111”，现在如果只译出‘—’，即字母F的中间一横，则译码后应为“0000001”，这样，在数码管上显示的就为‘—’。

3.2设计思路

根据系统设计要求,系统设计采用自顶向下设计方法,由时钟分频部分、计时部分、按键部分调时部分和显示部分五个部分组成。这些模块都放在一个顶层文件中。

1）时钟计数：

首先下载程序进行复位清零操作,电子钟从00：00：00计时开始。sethour可以调整时钟的小时部分, setmin可以调整分钟,步进为1。

由于电子钟的最小计时单位是1s,因此提供给系统的内部的时钟频率应该大于1Hz,这里取100Hz。CLK端连接外部10Hz的时钟输入信号clk。对clk进行计数,当clk=10时,秒加1,当秒加到60时,分加1；当分加到60时,时加1；当时加到24时,全部清0,从新计时。

用6位数码管分别显示“时”、“分”、“秒”,通过OUTPUT(6 DOWNTO 0)上的信号来点亮指定的LED七段显示数码管。

2）时间设置：

手动调节分钟、小时，可以对所设计的时钟任意调时间，这样使数字钟真正具有使用功能。我们可以通过实验板上的键7和键4进行任意的调整，因为我们用的时钟信号均是1HZ的，所以每LED灯变化一次就来一个脉冲，即计数一次。3）清零功能： reset为复位键，低电平时实现清零功能，高电平时正常计数。可以根据我们自己任意时间的复位。

3.3设计步骤

3.3.1工程建立及存盘

1．打开 QuartusⅡ，单击“File”菜单，选择 File→New Project Wizard，对话框如下：分别输入项目的工作路径、项目名和实体名，单击Finish。

2.单击“File”菜单，选择New，弹出小对话框，双击“VHDL File“，即选中了文本编辑方式。在出现的“Vhdl1.vhd”文本编辑窗中键入VHDL程序，输入完毕后，选择File→Save As，即出现“Save As”对话框。选择自己建立好的存放本文件的目录，然后在文件名框中键入文件名，按“Save”按钮。

3.建立工程项目，在保存VHDL文件时会弹出是否建立项目的小窗口，点击“Yes”确定。即出现建立工程项目的导航窗口，点击“Next”，最后在出现的屏幕中分别键入新项目的工作路径、项目名和实体名。注意，原理图输入设计方法中，存盘的原理图文件名可以是任意的，但VHDL程序文本存盘的文件名必须与文件的实体名一致，输入后，单击“Finish”按钮。3.3.2工程项目的编译

单击工具条上的编译符号开始编译，并随着进度不断变化屏幕，编译完成后的屏幕如图所示：

3.3.3目标芯片的选择

选择菜单 Assignments 选项的下拉菜单中选择器件 Device „，如图所示： 在弹出的对话框中的 Family（器件序列栏）对应的序列名，EP1C3 对应的是 Cyclone 系列。在 Available Devices里选择 EP1C3T144-C8(有时需要把 Show advanced devices的勾消去，以便显示出所有速度级别的器件)。注意：所选器件必须与目标板的器件型号完全一致。

在图中，单击“Device and Pin Options„”，在弹出的“Device and Pin Options„”窗口中，单击“Unused Pins”标签。选择“As output driving an unspecified signal ”（由于学习机的“FPGA”具有很多功能，为了避免使用引脚对其它器件造成影响，保证本系统可靠工作，将未使用引脚设定为输出不定状态）后，单击确定后，无误后单击“OK”。

3.3.4时序仿真

建立波形文件：选择 File→New，在New窗中选中“Other File”标签。在出现的屏幕中选择“Vector Waveform File”项出现一新的屏幕。在出现的新屏幕中，双击“Name”下方的空白处，弹出“Insert Nod or Bus”对话框，单击该对话框的“Node Finder„„”。在屏幕中的 Filter 中选择 Pins，单击“List”。而后，单击“>>”，所有输入/输出都被拷贝到右边的一侧，这些正是我们希望的各个引脚，也可以只选其中的的一部分，根据实际情况决定。然后单击屏幕右上脚的 “OK”。在出现的小屏幕上单击“OK”。

设定仿真时间宽度。选择 Edit → End time„选项，在End time选择窗中选择适当的仿真时间域，以便有足够长的观察时间。

波形文件存盘。选择File→Save as 选项，直接存盘即可。运行仿真器。在菜单中选择项，直到出现，仿真结束。

未曾编辑的仿真波形

仿真波形 3.3.5引脚锁定

将设计编程下载进选定的目标器件中，如EPF10K10，作进一步的硬件测试，将设计的所有输入输出引脚分别与目标器件的EPF10K10的部分引脚相接，操作如下：

1．选择 Assignments → Assignments Editor ,即进入 Assignments Editor编辑器。在Category 栏选择 Pin，或直接单击右上侧的 Pin 按钮。

2．双击 TO 栏的《new》,在出现的的下拉栏中选择对应的端口信号名(如 D[0])；然后双击对应的栏的《new》,在出现的下拉栏中选择对应的端口信号名的期间引脚号。

3．最后存储这些引脚锁定信息后，必须再编译（启动）一次，才能将引脚锁定信息编译进编程下载文件中。此后就可以准备将编译好的 SOF 文件下载到试验系统的FPGA中去了。

引脚锁定 3.3.6硬件测试

1.首先将下载线把计算机的打印机口与目标板（如开发板或实验板）连接好，打开电源，选择模式7。

2.打开编辑窗和配置文件。选择，弹出一个编辑窗。在Mode栏中选择JTAG，并在选项下的小方框打勾。注意核对下载文件路径与文件名。如果文件没有出现或者出错，单击左Add file侧按钮，手动选择配置文件 clock．sof。

3.最后单击下载标符Start，即进入对目标器件 FPGA 的配置下载操作。当 Progress 显示100%，以及在底部的处理栏中出现 Configuration Succeeded 时，表示编程成功，如图所示。注意，如果必要时，可再次单击 Start，直至编程成功。

4．下载完成后，通过硬件测试进一步确定设计是否达到所有的技术指标，如未达到，可逐步检查，哪部分出现问题。如果是代码出现问题，须修改代码；若是时序波形图有问题，须重新设置。

3.3.7实验结果

实验箱使用模式7，键8为复位按键，键8为1时正常工作。键4设置小时，键7设置分钟。

下载成功后，按下键8，及使六个LED复位清零，显示数秒的自动计时，可以通过4键设置小时数，7键设置分钟数。当秒数满60则进一位，分钟数满60进一位，当显示为23:59:59时，秒数在加一则显示00:00:00，之后从新计时。

四、设计总结

通过这次课程设计，我进一步加深了对电子设计自动化的了解。并进一步熟练了对QuartusII软件的操作。在编写程序的过程中，遇到了很多问题，使我发现自己以前学习上存在的不足。通过与同学探讨和请教老师，终于把问题都解决了，并加深了对数字时钟原理和设计思路的了解。

同时也掌握了做课程设计的一般流程，为以后的设计积累了一定的经验。做课程设计时，先查阅相关知识，把原理吃透，确定一个大的设计方向，在按照这个方向分模块的把要实现的功能用流程图的形式展示。最后参照每个模块把输入和输出引脚设定，运用我们所学的VHDL语言进行编程。总之，通过这次的设计，进一步了解了EDA技术，收获很大，对软件编程、排错调试、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。

在此，也感谢康老师的悉心指导，使自己学到了很多东西！

五、附录

5.1 VHDL源程序

Alert模块

LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY alert IS

PORT(clk:IN STD_LOGIC;

dain:IN STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);

speak:OUT STD_LOGIC;

lamp:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0));END alert;ARCHITECTURE fun OF alert IS

SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);SIGNAL count1:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);

BEGIN speaker:PROCESS(clk)

BEGIN

--speak<=count1(1);

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;--speak<=count1(0);

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“;--循环点亮三只灯

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;Hour模块

LIBRARY IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY hour IS

PORT(clk,reset:IN STD_LOGIC;

daout:out STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0));END ENTITY hour;ARCHITECTURE fun OF hour IS SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0);

BEGIN

daout<=count;

PROCESS(clk,reset)

BEGIN

IF(reset='0')THEN count<=”000000“;--若reset=0，则异步清零

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#23#)THEN

--23进制

count<=count+7;

--若到23D则

else

count<=”000000“;

--复0

END IF;

ELSIF(count<16#23#)THEN

--若未到23D，则count进1

count<=count+1;

ELSE

--否则清零

count<=”000000“;

END IF;

--END IF（count（3 DOWNTO 0）=”1001“）

END IF;

--END IF（reset='0'）

END PROCESS;END fun;Minute模块

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;Second模块

LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY second IS PORT(clk,reset,setmin:STD_LOGIC;

enmin:OUT STD_LOGIC;

daout:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));END ENTITY second;ARCHITECTURE fun OF second IS SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SIGNAL enmin_1,enmin_2:STD_LOGIC;

--enmin_1为59秒时的进位信号

BEGIN

--enmin_2由clk调制后的手动调分脉冲信号串

daout<=count;

enmin_2<=(setmin and clk);--setmin为手动调分控制信号，高电平有效

enmin<=(enmin_1 or enmin_2);--enmin为向分进位信号

PROCESS(clk,reset,setmin)

BEGIN

IF(reset='0')THEN count<=”0000000“;--若reset为0，则异步清零

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60H IF(count=”1011001“)then

--又若已到59D

enmin_1<='1';count<=”0000000“;--则置进位为1及count复0

ELSE

--未到59D

count<=count+7;--则加7，而+7=+1+6，即作”加6校正“

END IF;

ELSE

--若count不小于16#60#（即count等于或大于16#60#）

count<=”0000000“;

--count复0

END IF;

--END IF（count<16#60#）

ELSIF(count<16#60#)then--若个位计数未到”1001“则转此句再判

count<=count+1;

--若count<16#60#则count加1

enmin_1<='0'after 100 ns;--没有发生进位

ELSE

--否则，若count不小于16#60#

count<=”0000000“;

--则count复0

END IF;

--END IF（count（3 DOWNTO 0）=”1001"）

END IF;

--END IF（reset='0'）END PROCESS;END fun;5.2配置符号图