【文章內(nèi)容簡介】 17 參考文獻 18 1 引 言 隨著計算機在國內(nèi)的逐漸普及， 計算機已經(jīng)深入到每一個行業(yè)，計算機與每個工作領域緊密地聯(lián)系在了一起。使用計算機可以大大提高工作效率。電子技術作為信息化社會的重要技術基石，已經(jīng)成為 20 世紀下半葉乃至 21 世紀發(fā)展最迅速、最活躍、最具有滲透力的技術。實現(xiàn)信息化的網(wǎng)絡及其 關鍵部件不管是各種計算機還是通訊電子設備，它們的基礎都是集成電路。集成電路技術發(fā)展至今，全世界數(shù)以萬億美元計的設備和科技投入，已使電子技術形成非常強大的產(chǎn)業(yè)能力。電子技術水平發(fā)展如此迅速，在于它具有極大的市場應用需求?？茖W技術發(fā)展到今天，衡量許多電子產(chǎn)品技術含量高低在很大程度上取決于電子技術的引入水平。然而，孤立地發(fā)展電子技術是沒有出路的，它必須同各種生產(chǎn)實踐相結合，以社會需求為動力。 隨著計算機新技術的發(fā)展以及電子系統(tǒng)設計新需求的上升，技術競爭需要的是對新器件應用的需求，集成電路專業(yè)設計人員需要的是貫穿電 子設計過程始終的最小人工花銷、最強的自動化設計手段。正是在這種強烈的技術要求推動下，產(chǎn)生了電子設計自動化EDA(Electronic Design Automation) 技術， EDA 是新崛起的現(xiàn)代化電子設計手段。 EDA 技術的關鍵之一是 EDA 工具， EDA工具是指以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、智能化技術最新成果而研制成的電子設計通用工具軟件，本文就是介紹一種 EDA 工具 —— EWB 軟件設計數(shù)字電子鐘。 2 第一章 EDA 概述 EDA 技術概論 電子 產(chǎn)品隨著技術的進步，更新?lián)Q代速度可謂日新月異。不同行業(yè)層出不窮的技術需求，使得對配套電子系統(tǒng)或部件的功能、可靠性、集成度、成本、設計周期的要求日益提高。隨著時間的推移，科學研究與技術開發(fā)行為日益市場化，而遠非純粹的學術行為，這要求設計工作必須在較短的時間內(nèi)出色完成，技術人員感到工作壓力越來越大。顯然，采用傳統(tǒng)的電子設計手段完成復雜電子系統(tǒng)設計顯得越來越力不從心了，傳統(tǒng)的電子設計與現(xiàn)實手段受到極大的挑戰(zhàn)。 如果在激烈的技術產(chǎn)品競爭中仍沿用老辦法，很可能在激烈的競爭中處于被動落后的境地，例如，當設計比較復雜的電 子系統(tǒng)時，要等到做完全部硬件試驗才開始設計印制電路板，這樣，設計周期必然會相應拉長，即使設計出印制電路板來，也很難保證它的電氣連接全部正確、各個元器件參數(shù)合理以及完善的電磁兼容性能，如果需要設計實現(xiàn)的數(shù)字電路部份規(guī)模較大，仍習慣地利用中、小規(guī)模數(shù)字集成芯片實現(xiàn)，電路的集成度和可靠性在許多應用場合會受到很大限制，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大，集成度越來越高，傳統(tǒng)設計方式已難以勝任。 EDA即電子設計自動化，英文全稱 Electronic Design Automation， EDA 技術是以計算機為工作平臺，以 EDA 軟件工具為開發(fā)環(huán)境，以硬件描述語言為設計語言，以可編程器件為實驗載體，以芯片為目標器件，以電子系統(tǒng)設計為應用方向的電子產(chǎn)品自動化設計過程。 EDA技術滿足了提高設計規(guī)模、質量和效益的需要。目前，電子產(chǎn)品開發(fā)領域的競爭十分激烈，其產(chǎn)品的市場周期越來越短，這意味著電子產(chǎn)品的設計開發(fā)周期必須大大縮短，沒有高效率的設計手段是無法參與市場競爭的。 EDA工具的優(yōu)勢體現(xiàn)在復雜電路系統(tǒng)的設計上，其設計效率遠遠高于人工設計，而且可按照事先規(guī)定的設計規(guī)則隨時進行檢查，及時 提醒設計者出現(xiàn)的設計失誤，設計質量得到保障，這自然會縮短周期、降低成本、提升競爭力，從而最大限度地提高經(jīng)濟效益。 EDA技術是以計算機科學和微電子技術發(fā)展為先導，匯集了計算機圖形學、拓撲邏輯學、微電子工藝與結構等多種學科的先進技術，它是在計算機工作平臺產(chǎn)生的電子系統(tǒng)設計應用技術。 EDA 技術隨著計算機、集成電路和電子系統(tǒng)設計的發(fā)展，經(jīng)歷了計算機輔助設計 CAD、計算機輔助工程設計 CAE 和電子設計自動化 EDA 3 個發(fā)展過程。 EDA 技術融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果，進行電子產(chǎn)品的 自動設計。 EDA 軟件在電子行業(yè)的應用也越來越廣泛，但和發(fā)達國家相比，我國的電子設計水平仍然存在著相當大的差距， 隨著經(jīng)濟全球化， 中國已走 入 WTO，隨著加入 WTO，電子行業(yè)將會受到較大的沖擊 。但我國 許多從事電子設計工作的人員對 EDA 軟件并不熟悉， 因此需 提高電子設計在電腦方面應用的水平。 EDA 在數(shù)字電路課程設計中的必要性 數(shù)字電路課程設計是數(shù)字電路設計型實驗中的重要部分，它要求運用電子技術課程中有關的理論知識和實驗方法，完成一些綜合性較強的設計課題。由于目前在數(shù)字電路實驗教學中，大部分院校仍然用中小 規(guī)模的通用集成電路來實現(xiàn)設計功能，當設計的數(shù)字電子鐘系統(tǒng)比較復雜，需要多個集成芯片和大量連線時，就增加了設計電路板的難度和故障調試難度，延長了設計周期，降低了學生的學習興趣；同時，常用中小規(guī)模集成芯片的大量重復使用也大大增加了設計成本。因此，在數(shù)字電路課程設計中引入 EDA 技術，采用當前國際先進的設計方法和理念，改革傳統(tǒng)的課程設計方法，已經(jīng)成為一種趨勢。 在學校電子技術實驗的課程教學中，最讓實驗老師感到頭痛的有兩個方面：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，使得一個實驗在相對短暫的時 3 間內(nèi)難以完成；二是儀器壞了要修理，元件壞了要拆換，連接導線、電纜線損壞也要調換等等。這些不僅大大增加了實驗的開支，同是實驗室的管理也非常困難。 應用 EDA 虛擬的電子實驗平臺，讓學生坐在計算機旁進行各種電子線路的仿真實驗與在實驗室使用真實的儀器、進行電子線路實驗，具有同樣的感受和更具有真實的實驗效果。學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；同樣可以用導線與電纜連接電路；可以選擇器件的參數(shù)，可以對電路進行調試、分析；可以在示波器的顯示屏上觀測到所測電壓、電流的波形，可以通過儀表 讀取被測參數(shù)的值，這一切都非常逼真。做仿真實驗一般不會損壞儀器，不會燒壞儀器（除非把計算機損壞）。只要按照規(guī)定的方法進行實驗，都能夠達到預期的實驗目的?？梢?，用 EDA 軟件進行仿真電子實驗的確可以達到事半功倍的效果。 所以在數(shù)字電路課程設計中學習 EDA技術是非常必要的。 EWB 概述 EDA 技術的關鍵之一是 EDA 工具， EDA 工具是指以計算機為工作平臺，融合了應用電子技 術、計算機技術、智能化技術最新成果而研制成的電子設計通用工具軟件，主要能進行三方面的輔助設計工作： （ 1）： PCB 印刷電路板設計 （ 2）： ASIC（集成電路）設計 （ 3）：電子系統(tǒng)設計（ SOC） 沒有 EDA 技術的支持，想要完成超大規(guī)模集成電路的設計是很難想象的，反過來，生產(chǎn)制造技術的不斷進步又必將對 EDA 技術提出新的要求。 由于集成電路制造技術日新月異 ,電路的設計日趨復雜。為了能在電路實現(xiàn)之前 ,完全掌握操作環(huán)境因素 (如電源電壓、溫度等 )對電路的影響 ,利用電腦輔助設計進行電路模擬與分析 ,并進行輸入與輸出信號響應的驗證 ,可有效地節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)的時間與成本。 Electronic Workbench（ EWB）軟件是專門用于電子電路仿真的“虛擬電 子工作臺”軟件，它是目前全球最直觀、最高效的 EDA 軟件。它的功能強大，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；具有強大的電路圖繪制功能，可繪制出符合標準的電子圖紙；它還具有強大的波形顯示功能，并且結果可輕松放入各類文檔。用該軟件進行設計、分析非常方便。本文在 EWB 基礎上設計電子時鐘，是由數(shù)字集成電路構成、用數(shù)碼管顯示的一種現(xiàn)代計時器，與傳統(tǒng)機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，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 90年代推出的專門用于電子線路仿真實驗與設計的“虛擬電子工作平臺”。 EWB 是一種在電子技術工程與電子技術教學中廣泛應用的