【正文】 962年。在電子技 術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可編程邏輯器件（如 CPLD、 FPGA）的應(yīng)用，已得到廣泛的普及，這些器件為數(shù) 4 字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來了極大的靈活性。 在控制系統(tǒng)中，鍵盤是常用的人機(jī)交換接口，當(dāng)所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下的時(shí)候，系統(tǒng)應(yīng)該完成該鍵所設(shè)置的功能。由于采用了具有多層次描述系統(tǒng)硬件功能的能力的“自頂向下” ( Top Down)和基于庫 (L ibrary Based)的全新設(shè)計(jì)方法 ,它使設(shè)計(jì)師們擺脫了大量的輔助設(shè)計(jì)工作 ,而把精力集中于創(chuàng)造性的方案與概念構(gòu)思上 ,用新的思路來發(fā)掘硬件設(shè)備的潛力 ,從而極大地提高了設(shè)計(jì)效率 ,縮短 了產(chǎn)品的研制周期。 1 基于 VHDL 的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì) 學(xué)院：信息工程與自動(dòng)化 專業(yè)：通信工程 班級(jí)：通信 101 姓名：李紅 學(xué)號(hào)： 202010404133 成績： 日期： 2020 年 6 月 8 日 2 目錄 1 引言 ……………………………………………………………………………… 3 2 需求分析 ………………………………………………………………………… 3 3 相關(guān)知識(shí)介紹 EDA 概述 ………………………………………………………………… 3 VHDL 概述 VHDL 的特點(diǎn) …………… …………………………………………… 4 VHDL 的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) …………………………………………………… 4 VHDL 的設(shè)計(jì)步驟 …………………………………………………… 5 4 數(shù)字鐘總體設(shè)計(jì)方案 數(shù)字鐘的總體設(shè)計(jì)方案………………………………………………… 5 數(shù)字鐘的 模塊 設(shè)計(jì)方案 ………………………………………………… 5 5 VHDL 程序設(shè)計(jì) 秒模塊設(shè)計(jì) ……………………………………………………………… 6 分模塊程序 ……………… ……………………………………………… 6 時(shí)模塊程序 ……………………………………………………………… 7 星期模塊程序 …………………………………………………………… 8 報(bào)時(shí)模塊程序 …………………………………………………………… 8 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ………………………………………………………………… 8 6. 調(diào)試過程 秒模塊調(diào)試 ……………………………………………………………… 10 分模塊調(diào)試 ……………………………………………………………… 11 時(shí)模塊 調(diào)試 ……………………………………………………………… 11 星期模塊調(diào)試 …………………………………………………………… 11 報(bào)時(shí)模塊調(diào)試 …………………………………………………………… 12 系統(tǒng)總調(diào)試 ……………………………………………………………… 12 調(diào)試結(jié)論 ………………………………………………………………… 13 7 心得體會(huì) ……………………………………………………………………… 14 3 1 引言 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展 ,電子工業(yè)界經(jīng)歷了巨大的飛躍。 MAX + p lusⅡ是集成了編輯器、仿真工具、檢查 /分析工具和優(yōu)化/綜合工具的這些所有開發(fā)工具的一種集成的開發(fā)環(huán)境 ,通過該開發(fā)環(huán)境能夠很方便的檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果以及建立起與可編程邏輯器件的管腳之間對(duì)應(yīng)的關(guān) 系。因此，鍵信息輸入是與軟件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的過程。這些器件可以通過軟件編程而對(duì)其硬件結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行重構(gòu)，從而使得硬件的設(shè)計(jì)可以如同軟件設(shè)計(jì)那樣方便快捷。 HDL 是用形式化的方法描述數(shù)字電路和設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯系統(tǒng)的語言。 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 )主要是應(yīng)用在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中。在對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體定義了外部界面后，一旦其內(nèi)部開發(fā)完成后，其他的設(shè)計(jì)就可以直接調(diào)用這個(gè)實(shí)體。而內(nèi)部的實(shí)體算法或?qū)崿F(xiàn)則由結(jié)構(gòu)體Architecture 來描述。其中 reset為清 0信號(hào)，當(dāng) reset為 0時(shí)，秒計(jì)時(shí)器清 0； set 為置數(shù)信號(hào)，當(dāng) set為 0時(shí)，秒計(jì)時(shí)器置數(shù)，置 s1的值。 星期計(jì)時(shí)器（ day1）是由一個(gè) 7 進(jìn)制的計(jì)數(shù)器構(gòu)成的，具有清 0、置數(shù)和計(jì)數(shù)功能。 Entity second1 is Port(clk,set,reset:in std_logic。 ―― 對(duì)秒計(jì)時(shí)器清 0 Elsif set=39。139。 分模塊程序 Library ieee。 ― 分計(jì)時(shí)器的進(jìn)位，用來驅(qū)動(dòng)時(shí)計(jì)時(shí)器 End。event and clk=39。 以驅(qū)動(dòng)下一級(jí) end if。 Entity hour1 is Port(clkh,set,reset:in std_logic。 ―― 對(duì)時(shí)計(jì)時(shí)器清 0 Elsif set=39。139。 星期模塊程序 Library ieee。 Architecture a of day1 is Begin Process(clkd,reset,set,d1) Begin If reset=39。139。 Use 。139。 Use 。 End。 min:buffer std_logic_vector(7 downto 0)。 Component day1 ―― 星期元件的例化 Port(clkd,reset,set: in std_logic。 signal enm,enh,enda:std_logic。 6 調(diào)試過程 秒模塊調(diào)試 在秒計(jì)時(shí)器的 clk輸入一個(gè)周期為 5ns的時(shí)鐘信號(hào)；清 0端（ reset）前面一小段（ 100ns）為低電平，后面均為高電平；置數(shù)端（ set）前面一小段（ 200ns）為低電平，后面均為高電平；秒重置端（ s1）可設(shè)置數(shù)值為 50秒，保存波形圖，進(jìn)行仿真，產(chǎn)生如下波形： 由上述波形可以清楚的看到：當(dāng)清 0信號(hào)（ reset）無效時(shí)，秒計(jì)時(shí)器置數(shù)，從 50秒開 11 始計(jì)數(shù)，到 59秒時(shí)回到 0，并且從 ensec輸出一個(gè)高電平。當(dāng)分計(jì)時(shí)器 min為 0時(shí)， alarm輸出一個(gè)高電平，持續(xù)直到分計(jì)時(shí)器 min的值為 1。它既是本科學(xué)生開始從事工程設(shè)計(jì)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究的初步嘗試，也是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，對(duì)所進(jìn)行研究的適當(dāng)表述，還是學(xué)生畢業(yè)及學(xué)位資格認(rèn)定的重要依據(jù)。摘要中不宜使用公式、圖表，不標(biāo)注引用文獻(xiàn)編號(hào)，避免將摘要寫成目錄式的內(nèi)容介紹。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）緒論部分字?jǐn)?shù)不多于全部論文字?jǐn)?shù)的 1/4。對(duì)理工類論文，參考文獻(xiàn)數(shù)量一般應(yīng)在 15篇以上，其中學(xué)術(shù)期刊類文獻(xiàn)不少于 8篇，外文文獻(xiàn)不少于 3篇；對(duì)文科類、管理類論文，參考文獻(xiàn)數(shù)量一般為 10～ 20篇，其中學(xué)術(shù)期刊類文獻(xiàn)不少于 8篇，外文文獻(xiàn)不少于 3篇。 基于 VHDL 的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì) 通信 101_李紅 _202010404133 17 論文書寫規(guī)定 論文正文字?jǐn)?shù) 理工類 論文正文字?jǐn)?shù)不少于 20 000字。 頁眉。 摘要 中文摘要一般為 300字左右，外文摘要應(yīng)與中文摘要內(nèi)容相同，在語法、用詞和書寫上應(yīng)正確無誤，摘要頁勿需寫出論文題目。標(biāo)題中盡量不用英文縮寫詞，對(duì)必須采用者，應(yīng)使用本行業(yè)的通用縮寫詞。在參考文獻(xiàn)之外，若有注釋的話，建議采用夾注，即緊接文句，用圓括號(hào)標(biāo)明。未出版論文集者省去“出版者”、“出版年”兩項(xiàng)。 參考文獻(xiàn)書寫格式示例見附錄 1。計(jì)量單位符號(hào)，除用人名命名的單位基于 VHDL 的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì) 通信 101_李紅 _202010404133 20 第一個(gè)字母用大寫之外，一律用小寫字母。 數(shù)字 按國家語言文字工作委員會(huì)等七單位 1987年發(fā)布的 《關(guān)于出版物上數(shù)字用法的規(guī)定》，除習(xí)慣用中文數(shù)字表示的以外，一般均采用阿拉伯?dāng)?shù)字（參照附錄 3）。 插表 表格不加左、右邊線。數(shù)字空缺的格內(nèi)加“ — ”字線（占 2個(gè)數(shù)字寬度）。 制圖標(biāo)準(zhǔn) 插圖應(yīng)符合技術(shù)制圖及相應(yīng)專業(yè)制圖的規(guī)定。有圖注或其他說明時(shí)應(yīng)置于圖題之上。 坐標(biāo)單位 有 數(shù)字標(biāo)注的坐標(biāo)圖，除無單位者（如標(biāo)示值）之外，必須注明坐標(biāo)單位。 基于 VHDL 的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì) 通信 101_李紅 _202010404133 22 論文排版要求 紙張要求及頁面設(shè)置 名稱 格式要求 紙張 B5（ 182 257），幅面白色 頁面 設(shè)置 上下頁邊距 和 2cm，左右頁邊距 cm 和 2cm，頁眉、頁腳分別為 和 ，對(duì)稱頁邊距、 左側(cè)裝訂 并裝訂線為 0cm、奇偶頁不同、無網(wǎng)格 頁眉 宋體字五號(hào)居中 頁碼 宋體字小五號(hào)居中 封面 (詳見模版、 B5紙單面打印 ) 名稱 格式要求 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 宋體字小二號(hào)，行距固 定值 25 磅 ，間距段前、段后分別為 行，要求字體居中 論文題目 黑體字二號(hào) ,行距固定值 25 磅 ,間距段前、段后分別為 行。 論文打印輸出要求 基于 VHDL 的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì) 通信 101_李紅 _202010404133 24 輸出樣式 計(jì)算機(jī)雙面打印輸出。 第五層次（ 項(xiàng)）題序和標(biāo)題用小四號(hào)宋體字。 摘要正文后下空一行打印“關(guān)鍵詞”三字，關(guān)鍵詞題頭用小四號(hào)宋體字字體加粗頂格書寫，然后空一格書寫有關(guān)關(guān)鍵詞，各關(guān)鍵詞之間加標(biāo)點(diǎn)符號(hào)“；”最后一詞之后不加標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。運(yùn)算符號(hào)處轉(zhuǎn)行，轉(zhuǎn)行時(shí)運(yùn)算符號(hào)僅書寫于轉(zhuǎn)行式前，不重復(fù)書寫。 s W/A C/V V/A A/V V ，小寫字母 l為備用符號(hào)。 （ 2）記數(shù)與計(jì)量（含正負(fù)整數(shù)、分?jǐn)?shù)、小數(shù)、百分比、分?jǐn)?shù)等）一律用阿拉伯?dāng)?shù)字，如 3/4， ％， 10個(gè)月， 500多種等。不是出現(xiàn)在一組表示科學(xué)計(jì)量和具有統(tǒng)計(jì)意義數(shù)字中的一位數(shù)可以用漢字，如一個(gè)人，六條意見。 ，符號(hào)為 km。 sr lm/m2 s1 J/kg J/kg 表 24 國家選定的非國際單位制單位 量的名稱 單位名稱 單位符號(hào) 換算關(guān)系和說明 時(shí) 間 分 [小 ]時(shí) 天（日） min h d 1min=60s 1h=60min=3 600s 1d=24h=86 400s 基于 VHDL 的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì) 通信 101_李紅 _202010404133 30 平面角 [角 ]秒 [角 ]分 度 (″ ) (′ ) (176。 m）； θ f —— 試樣斷裂時(shí)的單位長度上的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角， dφ d l 基于 VHDL 的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì) 通信 101_李紅 _202010404133 26 θ f = （ rad/mm ）。目錄中各章題序及標(biāo)題用小四號(hào)黑體，其余用小四號(hào)宋體 ,行距為 20磅。 論文的中文和外文摘要屬二次文獻(xiàn)置于目錄前，并編入目錄，按第一層次（章）的編輯要求處理。 第一層次（章）題序和標(biāo)題用小二號(hào)黑體字。每字間空1 格 ,要求字體居中 年 月 宋體字小三號(hào)，行距固定值 20 磅 , 間距段前、段后分別為 行。照片采用光面相紙，不宜用布紋相紙。引用圖應(yīng)說明出處，在圖題右上角加引用文獻(xiàn)編號(hào)。 電氣圖：圖形符號(hào)、文字符號(hào)等應(yīng)符合附錄 6所列有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 表內(nèi)文字說明不加標(biāo)點(diǎn)。表序與表名之間空一格，表名中不允許使用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，表名后不加標(biāo)點(diǎn)。若公式前有文字（如“解”、“假定”等），文字頂格書寫，公式仍居中寫。 km”，“ t/（人標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定的術(shù)語要采用行 業(yè)通用術(shù)語或名稱。會(huì)議年份與出版年相同者省略“出版年”。 參考文獻(xiàn)書寫格式應(yīng)符合 GB7714－ 1987《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》。層次代號(hào)格式見表 1和表 2。 目錄 目錄應(yīng)包括論文中全部章節(jié)的標(biāo)題及頁碼，含中、外文摘要；正文章、節(jié)題目； 參考文獻(xiàn)；致謝； 附錄。單數(shù)頁眉的文字為“章及標(biāo)題”；雙數(shù)頁眉的文字為“大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）”。其中漢語言文學(xué)專業(yè)不少于 7 000字。 產(chǎn)品說明書、各類標(biāo)準(zhǔn)、各種報(bào)紙上刊登的文章及未公開發(fā)表的研究報(bào)告（著名的內(nèi)部報(bào)告如 PB、 AD報(bào)告及著名大公司的企業(yè)技術(shù)報(bào)告等除外）不宜做為參考文獻(xiàn)引用。論文主體的內(nèi)容要求參照《大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定》第五章。 目錄 目錄應(yīng)獨(dú)立成頁，包括論文中全部章、節(jié)的標(biāo)題及頁碼。指導(dǎo)教師應(yīng)加強(qiáng)指導(dǎo)，嚴(yán)格把關(guān)。在給數(shù)