第一篇：EDA课程设计专题实践
EDA课程设计专题实践
结课论文
题目：出租车自动计费器
专业：电子信息工程
班级：电子z1301 姓名：阳家昆 学号：1310910422
一、设计题目：出租车自动计费器
二、设计目标：
1、掌握出租车的计费功能
2、进一步熟悉用VHDL语言编写出租车计费程序
三、设计要求：
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，用三位数码管显示总金额，最大值为99.9元；
2、行车里程单价1.7元/公里，等候时间单价1元/5分钟，起价8元（3公里起价）。
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，以一个脉冲模拟汽车前进十米，则每100个脉冲表示1公里。
4、用两个数码管显示行驶公里数；两个数码管显示等待时间；三个数码管显示收费金额。
5、设置一个复位清零按键，可将计程公里数、计时数、应付费用清零；
6、设置一个刹车按键，当松开按键时公里数开始计程，按下时停止计程，开始计时；
四、设计原理：
根据设计要求，系统的输入信号clk，计价开始信号start，等待信号stop，里程脉冲信号fin。系统的输出信号有：总费用数C0—c3，行驶距离k0—k1，等待时间m0—m1等。系统有两个脉冲输入信号clk_48m,fin,其中clk_48m将根据设计要求分频成17hz，2hz和1hz分别作为公里计费和时间计费的脉冲。两个控制输入开关start，stop；控制过程为：start作为计费开始的开关，当start为高电平时，系统开始根据输入的情况计费。当有乘客上车并开始行驶时，fin脉冲到来，进行行驶计费，此时的stop需要置为0；如需停车等待，就把stop变为高电平，并去除fin输入脉冲，进行等待计费；当乘客下车且不等待时，直接将start置为0，系统停止工作；价格开始归为起步价8.0元。整个设计由分频模块，计量模块，计费模块，控制模块和显示模块五个部分组成。其中计量模块是整个系统实现里程计数和时间计数的重要部分；控制模块是实现不同计费方式的选择部分，根据所设计的使能端选择是根据里程计费还是根据等待时间计费，同时设计通过分频模块产生不同频率的脉冲信号来实现系统的计费。计量模块采用1hz的驱动信号，计费模块采用17hz，2hz的驱动信号；计量模块每计数一次，计量模块就实现17次或者2次计数，即为实现计时的0.2元/min，计程时的1.7元/km的收费。
三、设计内容： 1.分频模块
由于实验箱上没有17hz和2hz的整数倍时钟信号，因此采用频率 较大的48mhz进行分频，以近似得到17hz，2hz和1hz的时钟频率。通过以上三种不同频率的脉冲信号实行出租车行驶，等待两种情况下的不同计费。模块元件如下:
图1分频模块实体图 Library IEEE;use IEEE.std_logic_1164.all;use IEEE.std_logic_arith.all;use IEEE.std_logic_unsigned.all;entity pulse is port(clk_48m:in std_logic;
clk_17:buffer std_logic;
clk_2:buffer std_logic;
clk_1 : buffer std_logic);
end pulse;architecture one of pulse is signal q_17:integer range 0 to 2823528;
signal q_2:integer range 0 to 23999999;signal q_1:integer range 0 to 47999999;begin
process(clk_48m)begin If(clk_48m' event and clk_48m='1')then If q_17=2823528 then q_17<=0;clk_17<=not clk_17;
else q_17<=q_17+1;
end if;
If q_2=23999999 then q_2<=0;clk_2<=not clk_2;
else q_2<=q_2+1;
end if;
If q_1=47999999 then q_1<=0;clk_1<=not clk_1;
else q_1<=q_1+1;
end if;
end if;end process;end;2.计量模块
计量模块主要完成计时和计程功能。计时部分：计算乘客的等待累积时间，本模块中en1使能信号变为1；当clk1每来一个上升沿，计时器就自增1，计时器的量程为59min，满量程后自动归零。计程部分：计算乘客所行驶的公里数，当行驶里程大于3km时。本模块中en0使能信号变为1；当clk每来一个上升沿，计程器就自增1，计程器的量程为
99km，满量程后自动归零。
图2计量模块实物图 library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity jiliang is port(start:in std_logic;
fin:in std_logic;
stop:in std_logic;
clk1:in std_logic;
en1,en0:buffer std_logic;
k1,k0:buffer std_logic_vector(3 downto 0);
m1,m0:buffer std_logic_vector(3 downto 0));
end jiliang;architecture rt2 of jiliang is signal w:integer range 0 to 59;
begin
process(clk1)begin if clk1'event and clk1='1' then
if start='1' then
w<=0;en1<='0';en0<='0';m1<=“0000”;
m0<=“0000”;k1<=“0000”;k0<=“0000”;elsif stop='0' then
if w=59 then
w<=0;
else w<=w+1;end if;if m0=“1001” then
m0<=“0000”;if m1=“0101” then
m1<=“0000”;else m1<=m1+1;end if;else m0<=m0+1;end if;if stop='0' then en0<='0';en1<='1';
else en1<='0';end if;elsif fin='1' then
if k0=“1001” then k0<=“0000”;if k1=“1001” then k1<=“0000”;
else k1<=k1+1;end if;else k0<=k0+1;end if;if stop='1' then en1<='0';if k1&k0>“00000010” then
en0<='1';
else en0<='0';end if;end if;end if;end if;end process;end rt2;3.控制模块
本模块主要是通过计量模块产生的两个不同的输入使能信号en0，en1，对每个分频模块输出的17hz，2hz的脉冲进行选择输出的过程；本模块实现了双脉冲的二选一；最终目的为了计费模块中对行驶过程中不同的时段进行计价。
图3控制模块实物图 Library IEEE;use IEEE.std_logic_1164.all;use IEEE.std_logic_arith.all;use IEEE.std_logic_unsigned.all;entity kongzhi is port(en0,en1:in std_logic;
clk_in1:in std_logic;
clk_in2:in std_logic;
clk_out:out std_logic);
end kongzhi;architecture rt3 of kongzhi is begin process(en0,en1)begin
if en0='1' then
clk_out<=clk_in1;
elsif en1='1' then
clk_out<=clk_in2;
end if;end process;end rt3;4.计费模块
当计费信号start一直处于高电平即计费状态时，本模块根据控制模块选择出的信号从而对不同的单价时段进行计费。即行程在3km内，起步价8元；3km外以每公里1.7元计费，等待时间则按每分钟1.3元计费。c0，c1，c2分别表示费用的显示。
图4计费模块实物图 Library IEEE;use IEEE.std_logic_1164.all;use IEEE.std_logic_arith.all;use IEEE.std_logic_unsigned.all;entity jifei is port(clk2:in std_logic;
start:in std_logic;
c0,c1,c2:buffer std_logic_vector(3 downto 0));end jifei;architecture rt4 of jifei is begin process(clk2,start)begin if start='1'then c2<=“0000”;c1<=“1000”;c0<=“0000”;
elsif clk2'event and clk2='1'then
if c0=“1001” then c0<=“0000”;
if c1=“1001” then c1<=“0000”;
if c2=“1001” then c2<=“0000”;
else c2<=c2+1;
end if;
else c1<=c1+1;
end if;
else c0<=c0+1;
end if;end if;end process;end rt4;5.显示模块
显示模块完成计价，计时和计程数据显示。计费数据送入显示模块进行译码，最后送至以十元，元，角为单位对应的数码管上显示。计时数据送入显示模块进行译码，最后送至以分为单位对应的数码管上显示。计程数据送入显示模块进行译码，最后送至以km为单位的数码管上显示。
图五显示模块实物图 library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity xianshi is
port(clk:in std_logic;
b,c,d,e,f,g,h:in std_logic_vector(3 downto 0);
sg:out std_logic_vector(6 downto 0);
dian:out std_logic;
bt:out std_logic_vector(7 downto 0));
end;architecture one of xianshi is signal cnt8 : std_logic_vector(2 downto 0);signal a : std_logic_vector(3 downto 0);signal xiao:std_logic;begin p1:process(cnt8)
begin
case cnt8 is
when “000”=>bt<=not“00000001”;a<=b;
when “001”=>bt<=not“00000010”;a<=c;
when “010”=>bt<=not“00000100”;a<=d;
when “011”=>bt<=not“00010000”;a<=e;
when “100”=>bt<=not“00100000”;a<=f;
when “101”=>bt<=not“01000000”;a<=g;
when “110”=>bt<=not“10000000”;a<=h;
when others=>null;
end case;
if cnt8=“001” then xiao<='0';
else xiao<='1';end if;end process p1;p2:process(clk)
begin
if clk'event and clk='1' then
if cnt8<“110” then cnt8<=cnt8+1;
else cnt8<=“000”;
end if;
end if;
end process p2;p3:process(a)
begin
case a is
when “0000”=>sg<=not“0111111”;when “0001”=>sg<=not“0000110”;
when “0010”=>sg<=not“1011011”;when “0011”=>sg<=not“1001111”;
when “0100”=>sg<=not“1100110”;when “0101”=>sg<=not“1101101”;
when “0110”=>sg<=not“1111101”;when “0111”=>sg<=not“0000111”;
when “1000”=>sg<=not“1111111”;when “1001”=>sg<=not“1101111”;
when others=>null;
end case;
end process p3;
dian<=xiao;
end;
6.频率计模块
频率计模块为扫描电路提供高频率的时钟脉冲，是扫描电路正常工作。
图6频率计模块
library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity pulse1 is
port(clk: in std_logic;
--d:
in std_logic_vector(7 DOWNTO 0);
Fout: out std_logic);end;architecture one of pulse1 is signal full:std_logic;begin
p_reg:process(clk)
variable cnt8:integer range 48000000 downto 0;
begin
if clk'event and clk='1'then
if cnt8 =2399 then
cnt8:=0;
full<='1';
else cnt8:=cnt8+1;
full<='0';
end if;
end if;end process p_reg;p_div:process(full)
variable cnt2:std_logic;
begin
if full'event and full='1' then
cnt2:=not cnt2;
If cnt2='1'then fout<='1';
else fout<='0';
end if;
end if;end process p_div;end;
7、总结构图
四、实验现象
当start为按下时里程数开始计数，当里程数小于3时总金额恒为8元钱，当里程数大于3时总金额以17hz的频率加1。当按下stop时，里程数停止计数，时间开始计数，同时总金额以2hz的频率加1。当松开stop里程数又开始计数，当start松开时，总金额变为8元，里程数和时间都变为0.五、实验感想 经历这次实验是我对EDA编程有了新的认识，在自己编写出程序之后运行没有报错并不代表你的程序就对了。因为结果不一样那么程序还是存在着问题，那么这时应该一个模块一个模块的检查。在检查的时应该对相应模块做出波形图没看时候和自己的功能一样，是否达到所要的结果。在实在不知道哪里错了没我们可以请教老师，或者自己查询网络。我觉的编程时构思是相当重要的，这决定你的程序的复杂程度，越复杂的的程序出错的几率越大，当你修改的时候将会越困难，当然一个好的构思并不是你想的那么简单，这必须是多次编程累计的经验。当变得程序越多，你对程序了解的也就越深，自然而然你对编程的熟练度也就有很大的提升。这也就告诉我们，应盖在学习的时候好好学习才对，别老想着滥竽充数。
第二篇：EDA课程设计
考试序号：28
自动打铃系统设计说明书
学 生 姓 名：周文江
学
号：14112502521
专 业 班 级：1102
报告提交日期：2013.11.26
湖 南 理 工 学 院 物 电 学 院
目录
一、题目及要求简介……………3 1.设计题目…………………3 2.总体要求简介……………3
二、设计方案说明……………3
三、系统采用器件以及模块说明………3 1.系统框图…………4 2.选择的FPGA芯片及配置………4 3.系统端口和模块说明…………5
四、各部分仿真结果………5
五、调试及总结………6
六、参考文献……7
七、附录………7
一、题目及要求简介
1、设计题目
设计一个多功能自动打铃系统
2、总体要求简介
① 基本计时和显示功能（24小时制显示），包括：
1.24小时制显示 2.动态扫描显示； 3.显示格式：88-88-88 ② 能设置当前时间(含时、分)③ 能实现基本打铃功能，规定：
06:00起床铃，打铃5s
二、设计方案说明
本次设计主要采用Verilog HDL硬件描述性语言、分模块法设计的自动打铃系统。由于这次用的开发板提供的是50M晶振。首先要对时钟进行分频，当计时到2FA_F07F时完成1s分频，通过计时到60s产生分钟进位信号，再通过60分钟产生时钟进位信号。最后通过6个寄存器对时分秒进行锁存最终输出到8个数码管上完成显示。当显示时钟和默认闹钟时钟相等时，驱动打铃模块。通过key_mode,key_turn,key_change查看闹钟，时钟显示，调整时钟。
三、系统采用器件以及模块说明
1.系统框图如下：
：下如图框统系
2.选择的FPGA芯片及配置：本次系统设计采用的FPGA芯片是Alter公司生产的Cyclone II EP2C8Q208C8。该芯片是208个管脚，138个IO，并且具有两个内部PLL，而且内嵌乘法器，8K的逻辑门，资源相当丰富。完成这次自动打铃系统的设计总共消耗250个LE单元，22个IO口，131个寄存器。经过综合后，本系统最高能实现145M的运行速度。通过Quartus II 软件观察到内部的RTL图如下
3.系统端口和模块说明
(1)分频部分
分频器的作用是对50Mhz的系统时钟信号进行分频，得到频率为1hz的信号，即为1S的计时信号。
(2)按键部分
按键key_mode--0为显示计时，1为闹钟显示，2为调整时间。按键key_turn—0为调整小时，1为调整分钟。按键key_change—每按一次加1(3)计时部分
通过sec_L,sec_H,min_L,min_H,hour_L,hour_H 6个寄存器对时分秒进行锁存然后送入数码管显示
(4）闹钟模块
当设定的闹钟时间和数码管上显示的时间相等时驱动闹钟，完成打铃，持续时间5s。
（5）数码管显示模块
显示模块是由8个位选8个段选构成的显示模块，利用人眼的余晖效果完成动态扫描，显示时间。
四、各部分仿真结果
测试文件如下：
module clock_tb;reg sysclk，rst_b;reg key_mode,key_turn,key_change;wire buzzer;
wire [7:0] led_sel,led_data;clock I_clock(.sysclk(sysclk),.rst_b(rst_b),.key_mode(key_mode),.key_change(key_change),.key_turn(key_turn),.buzzer(buzzer),.led_sel(led_sel),.led_data(led_data));initial begin sysclk = 1'b1;rst_b = 1'b0;//复位信号
#30 rst_b = 1'b1;end always #10 sysclk = ~sysclk;//输入的系统时钟，20ns的周期 endmodule
五、调试及总结
本次课程设计总共花费了四天左右的时间，设计了自动打铃系统。通过这次的设计更加熟悉了对EDA技术的了解和认识，在中也发现许多不足的地方。使用了自顶而下的设计方法，使得设计更加的简单和明了。在调试过程中，有些代码的设计不规范性，导致时序相当缓慢，甚至编译综合都会报错。在不断的修改下，发现时序电路和组合逻辑最好分开写，这样便于查错，和修改代码。毕竟Verilog HDL语言不同于C语言，不能以软件的思想来设计，而是要利用电路的思想来编程，这样可以更好的节省资源，使得时序也比较的简单明了。在以后的学习及程序设计当中，我们一定要倍加小心，在程序出现不正常运行的情况下要耐心调试，尽量做到精益求精。
最后通过这次EDA方面的课程设计，提高了我们对EDA领域及通信电路设计领域的认识，有利于培养我们在通信电路EDA方面的设计能力。有利于锻炼我们独立分析问题和解决问题的能力。
六、文献参考
[1].王金明、左自强 编，《EDA技术与Verilog设计》科学出版社
2008.8 [2].杜慧敏、李宥谋、赵全良 编，《基于Verilog的FPGA设计基础》 西安电子科技大学出版社 2006.2 [3].韩彬 编，《从零开始走进FPGA世界》杭州无线电爱好者协会出版社 2011.8.20
七、附录（实物图及源码）
module clock(//Input
sysclk,rst_b,key_mode,key_change,key_turn，//Output
buzzer,led_sel,led_data);
input sysclk,rst_b;//sysclk--global system clock,rst_b--global reset signal input key_mode;//mode choose.0--Timing function.1--Alarm clock function.2--adjust function input key_turn;//choose adjust minute or hour input key_change;//count add 1 output buzzer;//device buzzer output [7:0] led_sel;//led tube bit choose
output [7:0] led_data;//led_tube 8 bit data choose
parameter init_hour = 8'h12;parameter init_min = 8'h59;parameter init_sec = 8'h50;//initial time :12:59:50 parameter init_alarm_hour = 8'h06;parameter init_alarm_min = 8'h30;//initial alarm time : 06:30:0 parameter Count_1s = 28'h2FA_F07F;//count time 1s;
reg [7:0] sec;reg [7:0] min;reg [7:0] hour;reg [3:0] min_L;//minute low 4 bit reg [3:0] min_H;//minute high 4 bit reg [3:0] hour_L;//hour low 4 bit reg [3:0] hour_H;//hour high 4 bit reg [23:0] key_time;//press key away shake reg key_mode_n;//press key_mode next state reg key_change_n;//press key_change next state reg key_turn_n;//press key_turn next state wire key_mode_press;//sure Button press key_mode wire key_turn_press;//sure button press key_turn wire key_change_press;//sure button press key_change
always @(posedge sysclk)key_mode_n <= key_mode;assign key_mode_press =(!key_mode)&&(key_mode_n);always @(posedge sysclk)key_turn_n <= key_turn;assign key_turn_press =(!key_turn)&&(key_turn_n);always @(posedge sysclk)key_change_n <= key_change;assign key_change_press =(!key_change)&&(key_change_n);
always @(posedge sysclk or negedge rst_b)begin if(!rst_b)key_time <= 24'h0;else if(key_time!= 24'h0)
key_time <= key_time + 24'h1;else if((key_time == 24'h0)&&(key_mode_press || key_change_press || key_turn_press))key_time <= key_time + 24'h1;
end
reg [1:0] mode_num;//key mode..0--Timing function.1--Alarm clock function.2--adjust function always @(posedge sysclk or negedge rst_b)begin if(!rst_b)mode_num <= 2'b00;else if(mode_num == 2'h3)mode_num <= 2'h0;else if(key_mode_press &&(key_time == 24'h0))
mode_num <= mode_num + 2'h1;end
always @(*)begin if(mode_num == 2'h1)begin
min = init_alarm_min;hour = init_alarm_hour;end else begin
min = {min_H,min_L};hour = {hour_H,hour_L};end end
reg fm;//choose turn hour or minute always @(posedge sysclk or negedge rst_b)begin if(!rst_b)fm <= 1'b0;else if(key_turn_press &&(mode_num == 2'h2)&&(key_time == 24'h0))
fm <= ~fm;end
reg [27:0] time_cnt;///count time reg [27:0] time_cnt_n;//count time next state always @(posedge sysclk or negedge rst_b)begin if(!rst_b)time_cnt <= 28'h0;else time_cnt <= time_cnt_n;end
always @(*)begin if(time_cnt == Count_1s)time_cnt_n <= 28'h0;else if(mode_num!= 2'h0)time_cnt_n <= time_cnt;else time_cnt_n <= time_cnt + 28'h1;end
reg [3:0] sec_L;//second low 4 bit reg [3:0] sec_H;//second high 4 bit wire sec_cb;//second carry bit signal assign sec_cb =(sec_L == 4'h9)&&(sec_H == 4'h5);always @(posedge sysclk or negedge rst_b)begin if(!rst_b)begin
sec_L <= init_sec[3:0];sec_H <= init_sec[7:4];end else if((sec_L == 4'h9)&&(sec_H!= 4'h5)&&(time_cnt == Count_1s))begin
sec_L <= 4'h0;sec_H <= sec_H + 4'h1;end else if(sec_cb &&(time_cnt == Count_1s))begin
sec_L <= 4'h0;sec_H <= 4'h0;end else if(time_cnt == Count_1s)
sec_L <= sec_L + 4'h1;end
wire min_cb;//minute carry bit signal assign min_cb =(min_L == 4'h9)&&(min_H == 4'h5);always @(posedge sysclk or negedge rst_b)begin if(!rst_b)begin
min_L <= init_min[3:0];min_H <= init_min[7:4];end else if((sec_cb)&&(min_L!=4'h9)&&(time_cnt == Count_1s))
min_L <= min_L + 4'h1;else if((sec_cb)&&(min_L == 4'h9)&&(min_H!= 4'h5)&&(time_cnt == Count_1s))begin
min_L <= 4'h0;min_H <= min_H + 4'h1;end else if((sec_cb)&&(min_cb)&&(time_cnt == Count_1s))begin
min_L <= 4'h0;min_H <= 4'h0;end else if((fm)&&(mode_num == 2'h2)&&(key_change_press)&&(key_time == 24'h0)&&(min_L!= 4'h9))
min_L = min_L + 4'h1;else if((fm)&&(mode_num == 2'h2)&&(key_change_press)&&(key_time ==
24'h0)&&(min_L == 4'h9)&&(min_H!=4'h5))begin
min_L = 4'h0;min_H = min_H + 4'h1;end else if((fm)&&(mode_num == 2'h2)&&(key_change_press)&&(key_time == 24'h0)&&(min_L == 4'h9)&&(min_H ==4'h5))begin
min_L = 4'h0;min_H = 4'h0;end end
always @(posedge sysclk or negedge rst_b)begin if(!rst_b)begin
hour_L <= init_hour[3:0];hour_H <= init_hour[7:4];end else if((sec_cb)&&(min_cb)&&(hour_L!= 4'h9)&&(hour_H!= 4'h2)&&(time_cnt == Count_1s))
hour_L <= hour_L + 4'h1;else if((sec_cb)&&(min_cb)&&(hour_L!= 4'h3)&&(hour_H == 4'h2)&&(time_cnt == Count_1s))
hour_L <= hour_L + 4'h1;else if((sec_cb)&&(min_cb)&&(hour_L == 4'h9)&&(hour_H!= 4'h2)&&(time_cnt == Count_1s))begin
hour_L <= 4'h0;hour_H <= hour_H + 4'h1;end else if((sec_cb)&&(min_cb)&&(hour_L == 4'h3)&&(hour_H == 4'h2)&&(time_cnt == Count_1s))begin
hour_L <= 4'h0;hour_H <= 4'h0;end else if((!fm)&&(mode_num == 2'h2)&&(key_change_press)&&(key_time == 24'h0)&&(hour_L!= 4'h9)&&(hour_H!=4'h2))
hour_L <= hour_L + 4'h1;else if((!fm)&&(mode_num == 2'h2)&&(key_change_press)&&(key_time == 24'h0)&&(hour_L!= 4'h3)&&(hour_H ==4'h2))
hour_L <= hour_L + 4'h1;else if((!fm)&&(mode_num == 2'h2)&&(key_change_press)&&(key_time == 24'h0)&&(hour_L == 4'h9)&&(hour_H!=4'h2))begin
hour_L <= 4'h0;hour_H <= hour_H + 4'h1;end else if((!fm)&&(mode_num == 2'h2)&&(key_change_press)&&(key_time ==
24'h0)&&(hour_L == 4'h3)&&(hour_H ==4'h2))begin
hour_L <= 4'h0;hour_H <= 4'h0;end end
wire buzzer_en;assign buzzer_en =(init_alarm_min == {min_H,min_L})&&(init_alarm_hour == {hour_H,hour_L});
led_tube I_led_tube(.sysclk(sysclk),.rst_b(rst_b),.scan_time(24'h1F090),.data0({1'h1,sec_L}),.data1({1'h1,sec_H}),.data2({1'h1,4'hA}),.data3({1'h1,min[3:0]}),.data4({1'h1,min[7:4]}),.data5({1'h1,4'hA}),.data6({1'h1,hour[3:0]}),.data7({1'h1,hour[7:4]}),.led_data(led_data),.led_sel(led_sel));buzzer I_buzzer(.sysclk(sysclk),.rst_b(rst_b),.buzzer_en(buzzer_en),.buzzer(buzzer));endmodule
第三篇：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
第四篇：《EDA课程设计》
《EDA课程设计》
课程设计题目：
基于单片机的温湿度采集系统
姓
名：
xxx
学
班
时
地
号：
xxxx
级：
xxxx
间：
2014.4.21~ 2013.5.5
点：
xxxxx
指 导
老
师：
xxxxx
目录
一、电路原理图..................................................................................2
二、电路PCB图（或实物图）.........................................................2
三、电路效果图..................................................................................3
四、设计总结......................................................................................3 附录（单片机源代码）......................................................................4
一、电路原理图
二、电路PCB图（或实物图）
三、电路效果图
四、设计总结
EDA的实验还是挺有趣的，比较讲究动手能力，当然也不能忽略团体合作。总的来说本次实验还是成功了，虽然每个环节都遇到了困难。在生成原理图的过程中，就曾把导线画成了Placeline而不是Placewire，还有芯片的引脚应该用NET符号而不是用文本符号，所以这些错误都导致我花在原理图上的时间多了点。而在生成PCB电路图的过程中遇到的困难则是自动布线之后，还有电源的几个脚需要手动布线，所以各个元件之间的位置要布置好，以免发生短路。腐蚀的时候，由于腐蚀的时间太长了，有些碳都化开了，导致里面的铜被腐蚀掉了，所以又为我的工作增加了困难。在焊接的时候，要注意元件的正负极，还要检测锡是否都与那些铜连接上了。最终把LED和 DHT11的程序烧进去就行了。
本次实验我还是能多多少少学到点什么的，总的来说还是希望能有多一点这样的实习。
附录（单片机源代码）
//51单片机控制温湿度传感器DHT11
LCD1602上显示当前机最小系统。//LCD 读进去 写出来 #include
//定义无符号整型 #define uchar unsigned char typedef bit BOOL;
//此声明一个布尔型变量即真或假// uchar data_byte,num,i;uchar RH,RL,TH,TL,flag;uchar shuzi[4];unsigned char code num1[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99，0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x7f};
sbit dht=P2^4;
//dht11data端接单片机的P2^4口//
//***************
延
时
函
数************************************* void delay(uchar ms)//延时模块//延时1毫秒
{
}
void delay1()
//一个for循环大概需要8个多机器周期
//一个机器周期为1us晶振为12MHz也就是说本函数延时8us{
} uchar i;
while(ms--)
for(i=0;i<110;i++);
uchar i;
for(i=0;i<1;i++);void display(void){ // if(flag==0)// {
P2=0x07;
P0=num1[shuzi[2]];delay(1);// }
// if(flag==1)// {
P2=0x0b;
P0=num1[shuzi[3]];delay(1);// } // if(flag==2)// {
P2=0x0d;
P0=num1[shuzi[0]];delay(1);// } // if(flag==3)// {
P2=0x0e;P0=num1[shuzi[1]];delay(1);// } }
//**************************dht11
测
试
某
块*************************************// void start()//开始信号
{
dht=1;
delay1();
//主机发出8us高电平，开始信号开始发出 dht=0;
delay(25);
// 主机把总线拉低必须大于18ms
DHT11能检测到起始信号
dht=1;
//delay1();
//以下三个延时函数差不多为24usdelay1();delay1();
20-40us
}
uchar receive_byte()
//接收一个字节 8位// {
uchar i,temp;
for(i=0;i<8;i++)//接收8bit的数据
{
while(!dht);
//等待40-50us的低电平开始信号结束
delay1();
//开始信号结束之后延时26us-28us
delay1();delay1();
temp=0;
//时间为26us-28usif(dht==1)
temp=1;
//如果26us-28us
'0'
数据为'1'
while(dht);
//
'0'为26us-28us
'1'为70us
} data_byte<<=1;
//data_byte|=temp;
//接收每一位的数据，相或保存数据
return data_byte;}
void receive()//接收数据// {
uchar T_H,T_L,R_H,R_L,check,num_check,i;start();
//开始信号//调用开始信号子函数
dht=1;
//主机设为输入判断从机DHT11响应信号
if(!dht)
//判断从机是否有低电平响应信号// {
while(!dht);//判断从机发出 40us 的低电平响应信号是否结束//
while(dht);
//判断从机发出 40us 的高电平是否结束 如结束则从机进入发送数据状态，主机进入数据接收状态
数
//两个while语句加起来就是DHT11的响应信号
R_H=receive_byte();//湿度高位
调用接受一个字节的子函
R_L=receive_byte();//湿度低位
T_H=receive_byte();//温度高位
T_L=receive_byte();//温度低位
check=receive_byte();//校验位
//结束信号
dht=0;
//当最后一bit数据接完毕后主机拉低电平50us// for(i=0;i<7;i++)//差不多8us的延时
delay1();
dht=1;
//总线由上拉电阻拉高进入空闲状态
num_check=R_H+R_L+T_H+T_L;
if(num_check==check)//判断读到的四个数据之和是否与校验位相同
{
RH=R_H;
RL=R_L;
TH=T_H;
TL=T_L;
check=num_check;}
shuzi[0]=RH/10;shuzi[1]=RH%10;shuzi[2]=TH/10;shuzi[3]=TH%10;
} }
void main()//主函数模块// { while(1)
//进入死循环
{
receive();
//接收数据
display();
} }
第五篇：eda课程设计
数字钟
一、设计要求
设计一个数字钟，具体要求如下：
1、具有时、分、秒计数显示功能，以24小时循环计时。
2、具有清零、校时、校分功能。
3、具有整点蜂鸣器报时以及LED花样显示功能。
二、设计方案
根据设计要求，数字钟的结构如图8-3所示，包括：时hour、分minute、秒second计数模块，显示控制模块sel_clock，七段译码模块deled，报时模块alert。
三、VHDL程序
library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
----Uncomment the following library declaration if instantiating----any Xilinx primitives in this code.--library UNISIM;
--use UNISIM.VComponents.all;
entityddz is port(rst,clk: in std_logic;hour_h: out std_logic_vector(6 downto 0);hour_l: out std_logic_vector(6 downto 0);min_h: out std_logic_vector(6 downto 0);
min_l: out std_logic_vector(6 downto 0);
sec_h: out std_logic_vector(6 downto 0);
sec_l: out std_logic_vector(6 downto 0));endddz;
architecture Behavioral of ddz is signalcnt: std_logic_vector(15 downto 0);signalsec_h_in: std_logic_vector(3 downto 0);signalsec_l_in: std_logic_vector(3 downto 0);signalmin_h_in: std_logic_vector(3 downto 0);signalmin_l_in: std_logic_vector(3 downto 0);signalhour_h_in: std_logic_vector(3 downto 0);signalhour_l_in: std_logic_vector(3 downto 0);
signalclk_s,clk_m,clk_h: std_logic;begin process(rst,clk)begin if rst='0' then
sec_h_in<=(others=>'0');
sec_l_in<=(others=>'0');
clk_m<='1';elsifclk'event and clk='1' then ifsec_l_in=9 then
sec_l_in<=“0000”;
ifsec_h_in=5 then
sec_h_in<=“0000”;
clk_m<='0';
else
sec_h_in<=sec_h_in+1;
clk_m<='1';
end if;else sec_l_in<=sec_l_in+1;
clk_m<='1';
end if;end if;end process;
process(rst,clk_m)begin if rst='0' then
--min_h_in<=(others=>'0');
min_l_in<=(others=>'0');--clk_h<='1';elsifclk_m'event and clk_m='1' then ifmin_l_in=9 then
min_l_in<=“0000”;ifmin_h_in=5 then
min_h_in<=“0000”;else min_h_in<=min_h_in+1;
clk_m<='1';
end if;else min_l_in<=min_l_in+1;
end if;end if;end process;
process(rst,clk_n)begin if rst='0' then
--hour_h_in<=(others=>'0');
hour_l_in<=(others=>'0');--clk_h<='1';elsifclk_m'event and clk_n='1' then ifhour_l_in=3 then
hour_l_in<=“0000”;ifmin_h_in=2 then
hour_h_in<=“0000”;else hour_h_in<=hour_h_in+1;
clk_n<='1';
end if;else hour_l_in<=hour_l_in+1;
end if;end if;end process;
process(sec_l_in)begin casesec_l_in is
when “0000” =>sec_l<=“0000001”;when “0001” =>sec_l<=“1001111”;when “0010” =>sec_l<=“0010010”;when “0011” =>sec_l<=“0000110”;when “0100” =>sec_l<=“1001100”;when “0101” =>sec_l<=“0100100”;when “0110” =>sec_l<=“0100000”;when “0111” =>sec_l<=“0001111”;when “1000” =>sec_l<=“0000000”;when “1001” =>sec_l<=“0000100”;when others =>sec_l<=“1111111”;end case;end process;
process(sec_h_in)begin casesec_h_in is
when “0000” =>sec_h<=“0000001”;when “0001” =>sec_h<=“1001111”;when “0010” =>sec_h<=“0010010”;when “0011” =>sec_h<=“0000110”;when “0100” =>sec_h<=“1001100”;when “0101” =>sec_h<=“0100100”;when “0110” =>sec_h<=“0100000”;when “0111” =>sec_h<=“0001111”;when “1000” =>sec_h<=“0000000”;when “1001” =>sec_h<=“0000100”;when others =>sec_h<=“1111111”;end case;end process;
process(min_l_in)begin casemin_l_in is
when “0000” =>min_l<=“0000001”;when “0001” =>min_l<=“1001111”;when “0010” =>min_l<=“0010010”;
when “0011” =>min_l<=“0000110”;when “0100” =>min_l<=“1001100”;when “0101” =>min_l<=“0100100”;when “0110” =>min_l<=“0100000”;when “0111” =>min_l<=“0001111”;when “1000” =>min_l<=“0000000”;when “1001” =>min_l<=“0000100”;when others =>min_l<=“1111111”;end case;end process;
process(min_h_in)begin casemin_h_in is
when “0000” =>min_h<=“0000001”;when “0001” =>min _h<=“1001111”;when “0010” => min _h<=“0010010”;when “0011” =>min _h<=“0000110”;when “0100” =>min _h<=“1001100”;when “0101” => min _h<=“0100100”;when “0110” =>min _h<=“0100000”;when “0111” =>min _h<=“0001111”;when “1000” =>min _h<=“0000000”;when “1001” =>min _h<=“0000100”;when others =>min _h<=“1111111”;
end case;end process;
process(hour_l_in)begin casehour_l_in is
when “0000” =>hour_l<=“0000001”;when “0001” =>hour_l<=“1001111”;when “0010” =>hour_l<=“0010010”;when “0011” =>hour_l<=“0000110”;when “0100” =>hour_l<=“1001100”;when “0101” =>hour_l<=“0100100”;when “0110” =>hour_l<=“0100000”;when “0111” =>hour_l<=“0001111”;when “1000” =>hour_l<=“0000000”;when “1001” =>hour_l<=“0000100”;when others =>hour_l<=“1111111”;end case;end process;
process(hour_h_in)begin casehour_h_in is
when “0000” =>hour_h<=“0000001”;when “0001” =>hour_h<=“1001111”;when “0010” =>hour_h<=“0010010”;when “0011” =>hour_h<=“0000110”;when “0100” => hour _h<=“1001100”;when “0101” => hour _h<=“0100100”;when “0110” => hour _h<=“0100000”;when “0111” => hour _h<=“0001111”;when “1000” => hour _h<=“0000000”;when “1001” =>hour_h<=“0000100”;when others => hour _h<=“1111111”;end case;end process;end Behavioral;
四、VHDL仿真结果
五、课程设计心得
通过这次课程设计，有效得巩固了课本所学的知识，而且通过上机仿真不断发现问题并及时改正，加深了我们对该课程设计的印象。这次课程设计，进一步加深了我对EDA的了解，使我对isp有了更深的了解，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。除此之外，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。
总之，这次课程设计让我学会了很多，对今后的生活工作用处也颇深。
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