【正文】 1 電 子 科 技 大 學 電子綜合實驗論文 2 論文主題： 基于 VHDL 的秒表設(shè)計 所在學院： 電 子 工 程 學 院 所屬專業(yè)： 電 磁 場 與 無 線 技 術(shù) 學生姓名： 王 立 學生學號： 2021020210027 提交日期： 指導教師： 皇 曉 輝 3 目錄 背景簡介 ........................................................................................................ 5 時間的起源 ................................................................................................................. 5 人們對時間認識的發(fā)展 ............................................................................................... 6 計時器的發(fā)明與發(fā)展 ............................................................................................... 7 數(shù)字電路以及其與時 鐘、時序的不可分割關(guān)系 ....................................................... 8 項目設(shè)計介紹 ................................................................................................................ 10 1. FPGA 簡介 ........................................................................................................ 10 2. Verilog 簡介 .................................................................................................. 12 3. VHDL 介紹 ........................................................................................................ 13 ...................................................................................... 21 相關(guān)數(shù)字電路簡介 ........................................................................................................ 23 秒表的設(shè)計與實現(xiàn) ........................................................................................................ 25 設(shè)計總體 ： ............................................................................................................... 25 1. 設(shè)計思路 ： .................................................................................................. 25 2. 電路設(shè)計： .................................................................................................. 25 3. 思路總結(jié)： .................................................................................................. 26 模塊設(shè)計 ： ................................................................................................................... 26 1. 分頻器 ............................................................................................................. 26 2. 十進制計數(shù)器 .................................................................................................. 27 3. 六進制計數(shù)器 .................................................................................................. 28 4. 鎖存器 ............................................................................................................. 30 5. 顯示電路 ......................................................................................................... 30 6. 按鍵消抖 ......................................................................................................... 33 7. 控制電路 ......................................................................................................... 34 8. 模塊完成 ......................................................................................................... 36 仿真與硬件實現(xiàn) ............................................................................................................ 41 1. 仿真電路圖 ..................................................................................................... 41 2. 按鍵關(guān)聯(lián) ......................................................................................................... 42 3. 硬件實現(xiàn) ......................................................................................................... 42 4 4. 效果展示 ......................................................................................................... 42 設(shè)計結(jié)果分析 ................................................................................................................ 42 程序優(yōu)化 ....................................................................................................................... 43 設(shè)計心得 ....................................................................................................................... 43 特別感謝 ....................................................................................................................... 44 參考文獻 ............................................................................................................ 44 5 背景 簡介 時間的起源 時間是人類用以描述物質(zhì)運動過程或事件發(fā)生過程的一個參數(shù)，確定時間，是靠不受外界影響的物質(zhì)周期變化的規(guī)律。例如月球繞地球周期，地球繞太陽周期，地球自轉(zhuǎn)周期，原子震蕩周期等。愛因斯坦說時間和空間是人們認知的一種錯覺。大爆炸理論認為，宇宙從一個起點處開始，這也是時間的起點 。 時間是指宏觀一切具有不停止的持續(xù)性和不可逆性的物質(zhì)狀態(tài)的各種變化過程，其有共同性質(zhì)的連續(xù)事件的度量衡的總稱。時是客觀存在，而間是人們的思想所劃分的。時間是一個較為抽象的概念，愛因斯坦在相對論中提出：不能把時 間、空間、物質(zhì)三者分開解釋， 時 是對物質(zhì)運動過程的描述，間 是指人為的劃分。時間是思維對物質(zhì)運動過程的分割、劃分。 探究時間概念的由來，可從地球人公認的時間單位“天”和“年”說起。自人類誕生起，人們就感受著晝夜輪回現(xiàn)象，并把一個晝夜輪回定義為一天時間，以后逐步認識到這是地球自轉(zhuǎn)（一種事物）的表現(xiàn)。再有，人們從春夏秋冬、日月星辰輪回現(xiàn)象的背后認識了地球在繞太陽公轉(zhuǎn)這一事物，并把地球公轉(zhuǎn)一周的過程定義為一年時間。不僅如此，人們還把一天劃分為 24小時或者 12時辰，把一年劃分為 4個季節(jié)、 12 個月份等等。人們還拿 一年時間與一天時間的長短進行了比較，以 1 年時間（地球公轉(zhuǎn)一周的過程）來對應(yīng)大約 365天。 通過對時間單位“天”和“年”的分析可以看出，人們對時間的認識其實是圍繞著各個（種）事物的存在過程進行的。時間概念是人們在認識事物的基礎(chǔ)上，對事物的存在過程進行定義、劃分和相互比對而逐步形成和完善的。 （ 3zNCZsEJMU62srNdW0NVN4zqJ9cvq53b2vpm4hLytNweZjMo0ZLMECVLtc4urA2hze5IMO60O）【１】 6 人們對時間認識的發(fā)展 事物的存在過程、狀態(tài)無外乎運動變化或靜止。運動變化的事物既可有空間上的改變，也可有形狀的改變，有的事物呈現(xiàn)出周期性的運動或變化，而有的則不明顯或者沒有。那些具有明顯周期性變化的事物，其存在過程或階段，往往被人們用來作為判斷時間長短的依據(jù)。例如地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期、單擺的運動周期、原子的震蕩周期等等。人們雖然由觀察事物的運動變化而建立起了時間概念，但這并不表明沒有運動變化就沒有時 間或靜止對時間沒有意義。靜止狀態(tài)也是事物存在的一種形式，比如鉆石的分子結(jié)構(gòu)這一事物在通常情況下一般是穩(wěn)定不變的，不然人們就不會說“鉆石恒久遠，一顆永流傳”。因此，不論事物是運動變化的還是靜止的，只要有事物存在就可以對其用時間來描述其存在過程，也就是時間概念里還應(yīng)體現(xiàn)事物的靜止狀態(tài)這一面。僅僅把時間概念建立在事物的運動變化上是初步和片面的，若能進一步意識到靜止也是事物存在過程中的一種狀態(tài)，將是人們在時間概念上的一個進步。 人們建立時間概念的一個基本目的是為了對時，即對各個（種）事物的先后次序或者是否同時進行比 對。人們?yōu)榱朔奖阆嗷ラg的交流和活動，通常以一些具有標志性事物的起止作為對時的標志。例如，以耶穌誕生的年份作為公元紀年的開始、以孫中山宣告中華民國成立的年份成為民國紀年的開始、以運動場上發(fā)令槍的聲音和煙霧就作為某項比賽的開始。 人們建立時間概念的另一個基本目的是為了計時，即衡量、比較各個（種）事物存在過程的長短。人們一般不以靜止事物的存在過程作為記時的依據(jù)，這也許是長期以來人們將時間僅僅看作“運動的存在形式”的一個因素。人們通常選擇一些周期性運動變化較