数字钟的设计(00001).doc

课程设计任务书
学生姓名: 专业班级:
指导教师: 工作单位: 信息工程学院
题目: 数字钟
设计目的:
1、掌握在QuartusⅡ软件的使用方法,并能熟练的在QuartusⅡ环境中运用VHDL语言完成一些简单程序的设计;
2、掌握数字钟的主要功能与在FPGA中的实现方法。
要求完成的主要任务:
1、课程设计工作量:1周。
2、技术要求:
(1)设计一个6位LED动态扫描显示的数字钟,根据一个控制键能选择显示时、分、秒或年、月、日;
(2)通过拨码开关可以进行时、分、年、月、日的调整,可以实现翻屏;
3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印,图纸应符合绘图规范。
时间安排:
1、 2015 年 6 月 11日集中,作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、 2012 年 6 月 12日至 2012 年 6 月 15日查阅相关资料,学****电路的工作原理。
3、 2012 年 6 月 17 日至 2012 年 6 月 19 日,方案选择和电路设计。
4、 2012 年 6 月 20 日至 2012 年 6 月 21 日,电路调试和设计说明书撰写。
5、 2011 年 6 月 22日上交课程设计成果及报告,同时进行答辩。
指导教师签名: 年月日系主任(或责任教师)签名: 年月日
目录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
2 设计内容及要求 1
1
1
设计任务及要求 1
2
3 数字钟的设计 4
设计原理与方法 4
单元模块设计 4
分频计模块设计 4
消抖电路模块设计 5
计数器模块设计 5
闹钟及蜂鸣器设计 7
多路复用器模块设计 8
八段译码模块设计 8
数字钟设计总原理图 8
4 编译报告 8
设计原理与方法 8
5 电路仿真与硬件调试 9
电路仿真 9
硬件调试 10
6 总结与心得体会 10
参考文献 11
附录 12
摘要
EDA是电子设计自动化(Electronic DesignAutomation)的缩写,在20世纪90年代初从计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)的概念发展而来的。
20世纪90年代,国际上电子和计算机技术较先进的国家,一直在积极探索新的电子电路设计方法,并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革,取得了巨大成功。
在电子技术设计领域,可编程逻辑器件(如CPLD、FPGA)的应用,已得到广泛的普及,这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构,从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念,促进了EDA技术的迅速发展。
EDA技术就是以计算机为工具,设计者在EDA软件平台上,用硬件描述语言VHDL完成设计文件,然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真,直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现,极大地提高了电路设计的效率和可操作性,减轻了设计者的劳动强度。
本设计是通过Quartus Ⅱ软件、VHDL语言编程及FPGA芯片来实现常见的数字钟,该数字钟可以根据一个控制键能选择显示时、分、秒或年、月、日。本设计中用8位LED数码管显示时、分和秒,年、月、日,同时可以通过按键调整时、分、及对秒进行清零。
关键词:Quartus Ⅱ;VHDL;数字钟;
1 绪论
FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD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。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