【文章內(nèi)容簡介】 17 參考文獻(xiàn) 18 1 引 言 隨著計(jì)算機(jī)在國內(nèi)的逐漸普及， 計(jì)算機(jī)已經(jīng)深入到每一個(gè)行業(yè)，計(jì)算機(jī)與每個(gè)工作領(lǐng)域緊密地聯(lián)系在了一起。使用計(jì)算機(jī)可以大大提高工作效率。電子技術(shù)作為信息化社會(huì)的重要技術(shù)基石，已經(jīng)成為 20 世紀(jì)下半葉乃至 21 世紀(jì)發(fā)展最迅速、最活躍、最具有滲透力的技術(shù)。實(shí)現(xiàn)信息化的網(wǎng)絡(luò)及其 關(guān)鍵部件不管是各種計(jì)算機(jī)還是通訊電子設(shè)備，它們的基礎(chǔ)都是集成電路。集成電路技術(shù)發(fā)展至今，全世界數(shù)以萬億美元計(jì)的設(shè)備和科技投入，已使電子技術(shù)形成非常強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)能力。電子技術(shù)水平發(fā)展如此迅速，在于它具有極大的市場(chǎng)應(yīng)用需求。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，衡量許多電子產(chǎn)品技術(shù)含量高低在很大程度上取決于電子技術(shù)的引入水平。然而，孤立地發(fā)展電子技術(shù)是沒有出路的，它必須同各種生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，以社會(huì)需求為動(dòng)力。 隨著計(jì)算機(jī)新技術(shù)的發(fā)展以及電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)新需求的上升，技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)需要的是對(duì)新器件應(yīng)用的需求，集成電路專業(yè)設(shè)計(jì)人員需要的是貫穿電 子設(shè)計(jì)過程始終的最小人工花銷、最強(qiáng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)手段。正是在這種強(qiáng)烈的技術(shù)要求推動(dòng)下，產(chǎn)生了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA(Electronic Design Automation) 技術(shù)， EDA 是新崛起的現(xiàn)代化電子設(shè)計(jì)手段。 EDA 技術(shù)的關(guān)鍵之一是 EDA 工具， EDA工具是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(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設(shè)計(jì)通用工具軟件，本文就是介紹一種 EDA 工具 —— EWB 軟件設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘。 2 第一章 EDA 概述 EDA 技術(shù)概論 電子 產(chǎn)品隨著技術(shù)的進(jìn)步，更新?lián)Q代速度可謂日新月異。不同行業(yè)層出不窮的技術(shù)需求，使得對(duì)配套電子系統(tǒng)或部件的功能、可靠性、集成度、成本、設(shè)計(jì)周期的要求日益提高。隨著時(shí)間的推移，科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)行為日益市場(chǎng)化，而遠(yuǎn)非純粹的學(xué)術(shù)行為，這要求設(shè)計(jì)工作必須在較短的時(shí)間內(nèi)出色完成，技術(shù)人員感到工作壓力越來越大。顯然，采用傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)手段完成復(fù)雜電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)顯得越來越力不從心了，傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)手段受到極大的挑戰(zhàn)。 如果在激烈的技術(shù)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)中仍沿用老辦法，很可能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中處于被動(dòng)落后的境地，例如，當(dāng)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜的電 子系統(tǒng)時(shí)，要等到做完全部硬件試驗(yàn)才開始設(shè)計(jì)印制電路板，這樣，設(shè)計(jì)周期必然會(huì)相應(yīng)拉長，即使設(shè)計(jì)出印制電路板來，也很難保證它的電氣連接全部正確、各個(gè)元器件參數(shù)合理以及完善的電磁兼容性能，如果需要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字電路部份規(guī)模較大，仍習(xí)慣地利用中、小規(guī)模數(shù)字集成芯片實(shí)現(xiàn)，電路的集成度和可靠性在許多應(yīng)用場(chǎng)合會(huì)受到很大限制，甚至根本無法滿足需求。作為電路主體的器件，特別是集成電路器件功能越來越強(qiáng)大，集成度越來越高，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式已難以勝任。 EDA即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，英文全稱 Electronic Design Automation， EDA 技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，以 EDA 軟件工具為開發(fā)環(huán)境，以硬件描述語言為設(shè)計(jì)語言，以可編程器件為實(shí)驗(yàn)載體，以芯片為目標(biāo)器件，以電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)為應(yīng)用方向的電子產(chǎn)品自動(dòng)化設(shè)計(jì)過程。 EDA技術(shù)滿足了提高設(shè)計(jì)規(guī)模、質(zhì)量和效益的需要。目前，電子產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，其產(chǎn)品的市場(chǎng)周期越來越短，這意味著電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)周期必須大大縮短，沒有高效率的設(shè)計(jì)手段是無法參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的。 EDA工具的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在復(fù)雜電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，其設(shè)計(jì)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工設(shè)計(jì)，而且可按照事先規(guī)定的設(shè)計(jì)規(guī)則隨時(shí)進(jìn)行檢查，及時(shí) 提醒設(shè)計(jì)者出現(xiàn)的設(shè)計(jì)失誤，設(shè)計(jì)質(zhì)量得到保障，這自然會(huì)縮短周期、降低成本、提升競(jìng)爭(zhēng)力，從而最大限度地提高經(jīng)濟(jì)效益。 EDA技術(shù)是以計(jì)算機(jī)科學(xué)和微電子技術(shù)發(fā)展為先導(dǎo)，匯集了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、拓?fù)溥壿媽W(xué)、微電子工藝與結(jié)構(gòu)等多種學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)，它是在計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)產(chǎn)生的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)。 EDA 技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)、集成電路和電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展，經(jīng)歷了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD、計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì) CAE 和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 EDA 3 個(gè)發(fā)展過程。 EDA 技術(shù)融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果，進(jìn)行電子產(chǎn)品的 自動(dòng)設(shè)計(jì)。 EDA 軟件在電子行業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛，但和發(fā)達(dá)國家相比，我國的電子設(shè)計(jì)水平仍然存在著相當(dāng)大的差距， 隨著經(jīng)濟(jì)全球化， 中國已走 入 WTO，隨著加入 WTO，電子行業(yè)將會(huì)受到較大的沖擊 。但我國 許多從事電子設(shè)計(jì)工作的人員對(duì) EDA 軟件并不熟悉， 因此需 提高電子設(shè)計(jì)在電腦方面應(yīng)用的水平。 EDA 在數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)中的必要性 數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)是數(shù)字電路設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)中的重要部分，它要求運(yùn)用電子技術(shù)課程中有關(guān)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方法，完成一些綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題。由于目前在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，大部分院校仍然用中小 規(guī)模的通用集成電路來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能，當(dāng)設(shè)計(jì)的數(shù)字電子鐘系統(tǒng)比較復(fù)雜，需要多個(gè)集成芯片和大量連線時(shí)，就增加了設(shè)計(jì)電路板的難度和故障調(diào)試難度，延長了設(shè)計(jì)周期，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；同時(shí)，常用中小規(guī)模集成芯片的大量重復(fù)使用也大大增加了設(shè)計(jì)成本。因此，在數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)中引入 EDA 技術(shù)，采用當(dāng)前國際先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和理念，改革傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)方法，已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。 在學(xué)校電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的課程教學(xué)中，最讓實(shí)驗(yàn)老師感到頭痛的有兩個(gè)方面：一是由于電路的連接、電子元件的損壞或儀器毛病，為了查找這些問題，使得一個(gè)實(shí)驗(yàn)在相對(duì)短暫的時(shí) 3 間內(nèi)難以完成；二是儀器壞了要修理，元件壞了要拆換，連接導(dǎo)線、電纜線損壞也要調(diào)換等等。這些不僅大大增加了實(shí)驗(yàn)的開支，同是實(shí)驗(yàn)室的管理也非常困難。 應(yīng)用 EDA 虛擬的電子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生坐在計(jì)算機(jī)旁進(jìn)行各種電子線路的仿真實(shí)驗(yàn)與在實(shí)驗(yàn)室使用真實(shí)的儀器、進(jìn)行電子線路實(shí)驗(yàn)，具有同樣的感受和更具有真實(shí)的實(shí)驗(yàn)效果。學(xué)生可以在虛擬的元器件庫中拿取元器件；可以在虛擬的儀器庫中拿取儀器與儀表；同樣可以用導(dǎo)線與電纜連接電路；可以選擇器件的參數(shù)，可以對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試、分析；可以在示波器的顯示屏上觀測(cè)到所測(cè)電壓、電流的波形，可以通過儀表 讀取被測(cè)參數(shù)的值，這一切都非常逼真。做仿真實(shí)驗(yàn)一般不會(huì)損壞儀器，不會(huì)燒壞儀器（除非把計(jì)算機(jī)損壞）。只要按照規(guī)定的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，都能夠達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。可見，?EDA 軟件進(jìn)行仿真電子實(shí)驗(yàn)的確可以達(dá)到事半功倍的效果。 所以在數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí) EDA技術(shù)是非常必要的。 EWB 概述 EDA 技術(shù)的關(guān)鍵之一是 EDA 工具， EDA 工具是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(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設(shè)計(jì)通用工具軟件，主要能進(jìn)行三方面的輔助設(shè)計(jì)工作： （ 1）： PCB 印刷電路板設(shè)計(jì) （ 2）： ASIC（集成電路）設(shè)計(jì) （ 3）：電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)（ SOC） 沒有 EDA 技術(shù)的支持，想要完成超大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)是很難想象的，反過來，生產(chǎn)制造技術(shù)的不斷進(jìn)步又必將對(duì) EDA 技術(shù)提出新的要求。 由于集成電路制造技術(shù)日新月異 ,電路的設(shè)計(jì)日趨復(fù)雜。為了能在電路實(shí)現(xiàn)之前 ,完全掌握操作環(huán)境因素 (如電源電壓、溫度等 )對(duì)電路的影響 ,利用電腦輔助設(shè)計(jì)進(jìn)行電路模擬與分析 ,并進(jìn)行輸入與輸出信號(hào)響應(yīng)的驗(yàn)證 ,可有效地節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間與成本。 Electronic Workbench（ EWB）軟件是專門用于電子電路仿真的“虛擬電 子工作臺(tái)”軟件，它是目前全球最直觀、最高效的 EDA 軟件。它的功能強(qiáng)大，能夠提供電阻、電容、三極管、集成電路等數(shù)十大類幾千種元件，能夠提供示波器、萬用表等十幾種常用的電子儀器；具有強(qiáng)大的電路圖繪制功能，可繪制出符合標(biāo)準(zhǔn)的電子圖紙；它還具有強(qiáng)大的波形顯示功能，并且結(jié)果可輕松放入各類文檔。用該軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析非常方便。本文在 EWB 基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)電子時(shí)鐘，是由數(shù)字集成電路構(gòu)成、用數(shù)碼管顯示的一種現(xiàn)代計(jì)時(shí)器，與傳統(tǒng)機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長的使用壽命，因此廣泛使用。 EWB 是加拿大 Interactive Image Technologies 公司于 20 世紀(jì) 90年代推出的專門用于電子線路仿真實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)的“虛擬電子工作平臺(tái)”。 EWB 是一種在電子技術(shù)工程與電子技術(shù)教學(xué)中廣泛應(yīng)用的