【正文】 計(jì)時(shí)電路 顯示電路 時(shí)基分頻電路 計(jì)數(shù)器 六進(jìn)制計(jì)數(shù)器 十制計(jì)數(shù)器 圖 21 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖 東北石油大學(xué)硬件課程設(shè)計(jì) 9 第 3 章 電子秒表設(shè)計(jì) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)原理，寫出各個(gè)電路的 VHDL 語(yǔ)言，并且對(duì)各個(gè)電路進(jìn)行仿真，并根據(jù)時(shí)序仿真圖觀察設(shè)計(jì)的電路是否正確。將前一個(gè)位置的進(jìn)位接到下一個(gè)位置的時(shí)鐘信號(hào)以完成各個(gè)位置計(jì)數(shù)情況和前面位置計(jì)數(shù)情況的鏈接。該秒表可以精確到百分之一秒并且記錄對(duì)范圍是 00 分 00 秒 00 毫秒 ~59 分 59秒 99 毫秒。 東北石油大學(xué)硬件課程設(shè)計(jì) 7 軟件的啟動(dòng)方式 方法一、直接雙擊桌面上的圖標(biāo) ，可以打開 Quartus II 軟件； 方法二、執(zhí)行：【開始】→【程序】→【 Altera】→【 Quartus II 】→【 Quartus II TalkBack Install】菜單命令，可以打開軟件。 Maxplus II 作為 Altera 的上 一代 PLD 設(shè)計(jì)軟件，由于其出色的易用性而得到了廣泛的應(yīng)用。具有運(yùn)行速度快，界面統(tǒng)一，功能集中，易學(xué)易用等特點(diǎn)。 ： 需要利用在布局布線中獲得的精確參數(shù)，用仿真軟件驗(yàn)證電路的時(shí)序。 VHDL 的設(shè)計(jì)流程 它主要包括以下幾個(gè)步驟： ： 用任何文本編輯器都可以進(jìn)行，也可以用專用的 HDL 編輯環(huán)境。 （ 3） VHDL 語(yǔ)句的行為描述能力和程序結(jié)構(gòu)決定了他具有支持大規(guī)模設(shè)計(jì)的分解和已有設(shè)計(jì)的再利用功能。應(yīng)用 VHDL 進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是多方面的。你要設(shè)計(jì)的是什么，你就直接從庫(kù)中調(diào)出來用就行了。 1993 年， IEEE 對(duì) VHDL 進(jìn)行了修訂，從更高的抽象層次和系統(tǒng)描述能力上擴(kuò)展 VHDL 的內(nèi)容，公布了新版本的VHDL，即 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的 10761993 版本，（簡(jiǎn)稱 93 版）。 1993 年更進(jìn)一步修訂，變得更加完備，成為 A I/IEEE 的 A I/IEEE STD 10761993 標(biāo)準(zhǔn)。 東北石油大學(xué)硬件課程設(shè)計(jì) 4 硬件描述語(yǔ)言 —— VHDL VHDL 的簡(jiǎn)介 VHDL 語(yǔ)言是一種用于電路設(shè)計(jì)的高級(jí)語(yǔ)言。 系統(tǒng)描述方式的發(fā)展趨勢(shì) （ 1）描述方式簡(jiǎn)便化 圖形化的描述方式具有簡(jiǎn)單直觀、容易掌握的優(yōu)點(diǎn)，是未來主要的發(fā)展趨勢(shì)。 （ 5）向低電壓、低功耗方面發(fā)展 集成技術(shù)的飛速發(fā)展，工藝水平的不斷提高，節(jié)能潮流在全世界的興起，也為半導(dǎo)體工業(yè)提出了向降低工作電壓、降低功耗的方向發(fā)展。 （ 2）向在系統(tǒng)可編程 方向 發(fā)展 采用 在系統(tǒng)可編程 技術(shù)，可以像對(duì)待軟件那樣通過編程來配置系統(tǒng)內(nèi)硬件的功能，從而在電子系統(tǒng)中引入“軟硬件”的全新概念。主要是讓學(xué)生了解EDA 的基本原理和基本概念、 硬件 描述系統(tǒng)邏輯的方法、使用 EDA 工具進(jìn)行電子電路課程的模擬仿真實(shí)驗(yàn)并在作畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)從事簡(jiǎn)單電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為今后工作打下基礎(chǔ)。包括在機(jī)械、電子、通信 、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，都有 EDA 的應(yīng)用。 利用 EDA 工具，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì) 、性能分析到設(shè)計(jì)出 IC 版圖或 PCB 版圖的整個(gè)過程的計(jì)算機(jī)上自動(dòng)處理完成。該工具可以在電子產(chǎn)品的各個(gè)設(shè)計(jì)階段發(fā)揮作用，使設(shè)計(jì)更復(fù)雜的電路和系統(tǒng)成為可能。 EDA 是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 (Electronic Design Automation)的縮寫。然后再將兩個(gè)普通秒表用選擇電路連接在一起，完成可以記錄兩次的秒表。 三、擴(kuò)展要求 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。秒共有 6 個(gè)輸出顯示，分別為百分之一秒、十分之一秒、秒、十秒、分、十分，所以共有 6 個(gè)計(jì)數(shù)器與之相對(duì)應(yīng)， 6 個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出全都為 BCD 碼輸出，這樣便于同顯示譯碼器的連接。它主要由顯示譯碼器、分頻器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、報(bào)警器和計(jì)數(shù)器組成。 二、基本要求： 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器：用來分別對(duì)百分之一秒、十分之一秒、秒和分進(jìn)行計(jì)數(shù)； 6 進(jìn)制計(jì)數(shù)器：用來分別對(duì)十秒和十分進(jìn)行計(jì)數(shù)； ：完成對(duì)顯示的控制； 4. 能任意啟動(dòng)和歸零。 本文通過硬件語(yǔ)言 VHDL 的描述，完成可以記錄兩次的秒表的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，先設(shè)計(jì)秒表的各個(gè)底層模塊，運(yùn)用底層各個(gè)模塊產(chǎn)生的進(jìn)位將各個(gè)模塊連接起來實(shí)現(xiàn)一個(gè)普通秒表。 關(guān)鍵詞 ： 電 子秒表； 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 ；硬件描述語(yǔ)言； QuartusⅡ 目 錄 第 1 章 概 述 ...............................................1 EDA 的概念 .............................................1 硬件描述語(yǔ)言 —— VHDL ....................................4 Quartus II 概述 ........................................6 第 2 章 實(shí)驗(yàn)原理 .............................................8 第 3 章 電子秒表設(shè)計(jì) ..........................................9 分頻電路設(shè)計(jì) ..........................................9 10位計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) ....................................... 10 6位計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) ........................................ 11 電子 秒表設(shè)計(jì) ......................................... 13 擴(kuò)展 功能 ............................................ 15 電子 秒表下載實(shí)現(xiàn) ...................................... 18 結(jié) 論 .................................................... 20 參考文獻(xiàn) .................................................. 21 東北石油大學(xué)硬件課程設(shè)計(jì) 1 第 1 章 概 述 EDA 的概念 EDA 技術(shù) 是 在 20 世紀(jì) 60 年代中期從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（ CAM）、計(jì) 算機(jī) 輔助測(cè)試（ CAT）和計(jì)算機(jī)輔助工程（ CAE）的概念發(fā)展而來的 。 EDA 是電子技術(shù)設(shè)計(jì)自動(dòng)化，也就是能夠幫助人們?cè)O(shè)計(jì)電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。 21 世紀(jì)將是 EDA 技術(shù)的高速發(fā)展期， EDA 技術(shù)將是對(duì) 21 世紀(jì)產(chǎn)生重大影響的十大技術(shù)之一。 東北石油大學(xué)硬件課程設(shè)計(jì) 2 EDA 技術(shù)及應(yīng)用 現(xiàn)在對(duì) EDA 的概念或范疇用得很寬。 在教學(xué)方面：幾乎所有理工科的高校都開設(shè)了 EDA 課程。 EDA 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 過去的幾年里，可編程器件市場(chǎng)的增長(zhǎng)主要來自大容量的可編程邏輯器件CPLD 和 FPGA，其未來的發(fā)展趨勢(shì)如下： （ 1）向高密度、高速度、寬頻帶方向發(fā)展 設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)效率的飛躍，帶來了器件的巨大需求，這種需求又促使器件生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步，而每次工藝的改進(jìn)，可編程邏輯器件的規(guī)模都將有很大擴(kuò)展。 （ 4）向混合可編程技術(shù)方向發(fā)展 已有多家公司開展了這方面的研究，并且推出了各自的模擬與數(shù)字混合型的可編程器件，相信在未來幾年里，模擬電路及數(shù)模混合電路可編程技術(shù)將得到更大的發(fā)展。 （ 3）理想的邏輯綜合、優(yōu)化工具 邏輯綜合、優(yōu)化工具就是要把設(shè)計(jì)者的算法完整高效地生成電路網(wǎng)表。特別是 EDA 技術(shù)在我國(guó)尚未普及，掌握和普及這一全新的技術(shù)，將對(duì)我國(guó)電子技術(shù)