【正文】 東 北 石 油 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 2021年 7 月 10 日 課 程 硬件課程設(shè)計(jì) 題 目 數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 院 系 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 課程 硬件課程設(shè)計(jì) 題目 數(shù)字鐘 設(shè)計(jì) 專業(yè) 計(jì)算機(jī) 姓名 學(xué)號(hào) 主要內(nèi)容、基本要求等 一、主要內(nèi)容： 利用 EL 教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱、微機(jī)和 QuartusⅡ軟件系統(tǒng)，使用 VHDL 語(yǔ)言 輸入 方法 設(shè)計(jì) 數(shù)字鐘 。 可以利 用層次設(shè)計(jì)方法 和 VHDL 語(yǔ)言，完成硬件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)和 仿真。最后在 EL 教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱 中實(shí)現(xiàn) 。 二、基本要求： ，分，秒，計(jì)數(shù)顯示功能，以 24 小時(shí)循環(huán)計(jì)時(shí)。 。 三、擴(kuò)展要求 、分鐘功能。 ，整點(diǎn)報(bào)時(shí)的同時(shí) LED 燈花樣顯示。 按照規(guī)范寫出論文，要求字?jǐn)?shù)在 4000 字以上，并進(jìn)行答辯。論文內(nèi)容包括概述（學(xué)習(xí)、調(diào)研、分析、設(shè)計(jì)的內(nèi)容摘要）、 EDA 技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)、對(duì) EL 教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱和 QuartusⅡ軟件的掌握程度、數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)過(guò)程（包括原理圖或程序設(shè)計(jì)、編譯 、仿真分析、硬件測(cè)試的全過(guò)程），論文中含有原理圖、程序、仿真波形圖及其分析報(bào)告。 完成期限 2 周 指導(dǎo)教師 梁吉?jiǎng)? 專業(yè)負(fù)責(zé)人 富宇 2021 年 6 月 10 日 東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表 課程名稱 硬件 課程設(shè)計(jì) 題目名稱 數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名 梁吉?jiǎng)? 職稱 講師 序號(hào) 評(píng)價(jià)項(xiàng)目 指 標(biāo)（優(yōu)秀） 滿分 評(píng)分 1 選題難度 選題難度較高，或者對(duì)原題目進(jìn)行了相當(dāng)程度的改進(jìn)。 10 2 工作量、工作態(tài)度和出勤率 工作量飽滿，工作努力，遵守紀(jì)律，出勤率高，工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，善于與他人合作。 10 3 課程設(shè)計(jì)質(zhì)量 按期圓滿的完成了規(guī)定的任務(wù)，方案設(shè)計(jì)合理，思考問(wèn)題全面，系統(tǒng)功能完善。 40 4 報(bào)告質(zhì)量 問(wèn)題論述思路清晰，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，文理通順，撰寫規(guī)范，圖表完備正確。 30 5 回答問(wèn)題 在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)程序系統(tǒng)檢查時(shí) ，能正確回答指導(dǎo)教師所提出的問(wèn)題。 10 6 創(chuàng)新（加分項(xiàng)） 工作中有創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)前人工作有改進(jìn)或有應(yīng)用價(jià)值。 在進(jìn)行系統(tǒng)檢查時(shí) 能對(duì)創(chuàng)新性進(jìn)行說(shuō)明，并在報(bào) 告中有相應(yīng)的論述。 +5 總分 評(píng)語(yǔ)： 指導(dǎo)教師： 梁吉?jiǎng)? 2021 年 6 月 10 日 摘 要 本文介紹了利用 EDAV 硬件系統(tǒng)和微機(jī)上的 等軟件系統(tǒng)。 VHDL的英文全名 是 VeryHighSpeed Integrated Circuit HardwareDescription Language,誕生于 1982 年。 1987 年底， VHDL 被 IEEE 和美國(guó)國(guó)防部確認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語(yǔ)言 。自 IEEE 公布了 VHDL 的標(biāo)準(zhǔn)版本， IEEE1076（簡(jiǎn)稱 87 版）之后，各 EDA 公司相繼推出了自己的 VHDL 設(shè)計(jì)環(huán)境，或宣布自己的設(shè)計(jì)工具可以和 VHDL接口。此后 VHDL 在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛的接受，并逐步取代了原有的非標(biāo)準(zhǔn)的硬件描述語(yǔ)言。有專家認(rèn)為，在新的世紀(jì)中， VHDL 于 Verilog 語(yǔ)言將承擔(dān)起大部分的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)。 本文設(shè)計(jì)主要利用 VHDL 語(yǔ)言在 EDA 平臺(tái)上設(shè)計(jì)一個(gè)電子數(shù)字鐘，它的計(jì)時(shí)周期為 24 小時(shí)，顯示滿刻度為 23 時(shí) 59 分 59 秒，另外還具有校時(shí)功能和鬧鐘功能。總的程序由幾個(gè)各具不同功能的單元模塊程序拼接而成，其 中包括分頻程序模塊、時(shí)分秒計(jì)數(shù)和設(shè)置程序模塊、比較器程序模塊、三輸入數(shù)據(jù)選擇器程序模塊、譯碼顯示程序模塊和拼接程序模塊。并且使用 軟件進(jìn)行電路波形仿真，下載到 EDA 實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行驗(yàn)證。 關(guān)鍵詞 ： EDA（ 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 ）； VHDL（硬件描述語(yǔ)言）， 數(shù)字鐘 。 目 錄 第 1 章 概 述 ......................................................... 1 EDA 的概念 ........................................................................................................... 1 EDA 的工作平臺(tái) ................................................................................................... 2 EDA 的發(fā)展趨勢(shì) …………………………………………………………………………… 4 第 2 章 數(shù)字鐘設(shè)計(jì)的系統(tǒng)分析 .......................................... 6 設(shè)計(jì)目的 ................................................................................................................ 6 功能說(shuō)明 ................................................................................................................ 6 實(shí)驗(yàn)原理 ................................................................................................................ 6 系統(tǒng)硬件 ................................................................................................................ 6 第 3 章 數(shù)字鐘的底層電路設(shè)計(jì) .......................................... 8 設(shè)計(jì)規(guī)劃 ................................................................................................................ 8 設(shè)計(jì)說(shuō)明 ................................................................................................................ 8 底層電路程序 ........................................................................................................ 9 第 4 章 數(shù)字鐘的頂層文件設(shè)計(jì) ......................................... 18 設(shè)計(jì)說(shuō)明 .............................................................................................................. 18 頂層文件程序 ...................................................................................................... 18 第 5 章 數(shù)字鐘設(shè)計(jì)的測(cè)試與運(yùn)行 ....................................... 21 …………………………………………………………………… ..21 數(shù)字鐘的適配與測(cè)試 ........................................................................................... 24 結(jié) 論 ............................................................... 26 參考文獻(xiàn) ............................................................ 27 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 概 述 EDA 的概念 EDA 是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 Electronic Design Automation 的縮寫。 EDA 技術(shù)是以大規(guī)模可編程邏輯 器件為設(shè)計(jì)載體，以硬件描述語(yǔ)言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式，以 計(jì)算機(jī) 、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_(kāi)發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，通過(guò)有關(guān)的開(kāi)發(fā)軟件，自動(dòng)完成用軟件的方式設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的一門新技術(shù)?？梢詫?shí)現(xiàn)邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化，邏輯布局布線、邏輯仿真。完成對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒?。 技術(shù)及應(yīng)用 電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心就是 EDA 技術(shù)， EDA 是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能化技術(shù)最 新成果而研制成的電子 CAD 通用軟件包，主要能輔助進(jìn)行三方面的設(shè)計(jì)工作，即 IC 設(shè)計(jì)、電子電路設(shè)計(jì)和 PCB 設(shè)計(jì)。 EDA技術(shù)已有 30 年的發(fā)展歷程，大致可分為三個(gè)階段。 70 年代為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)