【導(dǎo)讀】采用VHDL語言描述系統(tǒng)功能，并在QUARTUSII工具軟件中進(jìn)行仿真，下載到EDA實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行驗(yàn)證。編寫設(shè)計(jì)報(bào)告，要求包括方案選擇、程序代碼清單、調(diào)試過程、測試結(jié)果及心得體會(huì)。實(shí)驗(yàn)室提供了Altera公司的cyclone系列EP1C6Q240C8實(shí)驗(yàn)開發(fā)板，該開發(fā)板提供了四個(gè)自由按鍵，八。個(gè)發(fā)光LED，蜂鳴器，四個(gè)七段數(shù)碼管，四位撥碼開關(guān)等等硬件資源。我們所設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘用到了四個(gè)。碼管用于顯示，蜂鳴器用于整點(diǎn)報(bào)時(shí)和鬧鐘，還有四個(gè)發(fā)光LED用于判斷自由按鍵的通斷。Key1的1表示鬧鐘，0表示時(shí)鐘；Key2則是‘時(shí)-分’切換或者‘時(shí)分-分秒’切換。clk1作用是：每秒產(chǎn)生一個(gè)脈沖，clk2作用是：在修改狀態(tài)下通。過判斷clk2的電平值來決定數(shù)碼管的亮滅。當(dāng)累加器累計(jì)到一定數(shù)目時(shí)，使。不同頻率的方波。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：例如要產(chǎn)生20200Hz,即周期50us。50,000,000/20200=2500，即使50MHz的晶振頻率作為累加。觸發(fā)源，累計(jì)到1250個(gè)方波則使clk4狀態(tài)反轉(zhuǎn)。

　　

【正文】 。由此我有了深刻的啟發(fā)，當(dāng)無從下手的時(shí)候，也許到處碰碰撞撞也能有所發(fā)現(xiàn)。還有一次我為了解決問題，好像什么方法都試過了，搞了 6,7 個(gè)小時(shí)都不行，一個(gè)下午和晚上頭腦都發(fā)熱了，這樣的狀態(tài)真的是白費(fèi)時(shí)間精力，最后在隊(duì)友一個(gè)“ 1”和 “ 0”的調(diào)整之下我的疑惑就解決了，而且只是幾十秒的時(shí)間。碰到問題，真的不能一直陷于其中，思路困死了，一時(shí)轉(zhuǎn)不過來，求助他人可能是最好的辦法。 繆超 ： 通過本次數(shù)字系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)，我受益匪淺！ 首先，我們鞏固了所學(xué)習(xí)的理論，在理論課上，我們學(xué)習(xí)了關(guān)于數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些理論，但是理論不結(jié)合實(shí)際那就是白費(fèi)，所以通過這次課程設(shè)計(jì)，我們不斷運(yùn)用理論知識，從實(shí)踐中去鞏固所學(xué)到的理論，感覺自己學(xué)到的東西踏實(shí)很多。本次課程設(shè)計(jì)是做一個(gè)時(shí)鐘，我們首先確定我們要設(shè)計(jì)的功能，整體設(shè)計(jì)，然后分開不同的模塊，將一個(gè)復(fù)雜的設(shè)計(jì)簡化為不 同的相對簡單的模塊，將各個(gè)模塊各個(gè)設(shè)計(jì)好，然后進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中，前期的整體構(gòu)思非常重要，它直接影響到后面模塊的劃分和代碼的編寫，我們將其寫成一個(gè)文檔，方便后面進(jìn)行參考。然后是算法的設(shè)計(jì)，將各個(gè)模塊的算法設(shè)計(jì)出來后，就根據(jù)算法進(jìn)行代碼編寫，代碼編寫是運(yùn)用理論知識最多的地方，因?yàn)閷W(xué)習(xí)一門語言要求熟練掌握很多語法，包括代碼的格式，代碼的功能。編寫程序后進(jìn)入調(diào)試階段，調(diào)試是最重要的階段，前面構(gòu)想的功能能不能實(shí)現(xiàn)很關(guān)鍵是調(diào)試是能不能使程序順利運(yùn)行，對編寫代碼時(shí)的錯(cuò)誤以及疏漏進(jìn)行修改。這部分我們花了很多時(shí)間。然后是 對程序進(jìn)行仿真，仿真是沒有結(jié)合硬件的仿真，首先對各個(gè)模塊進(jìn)行仿真，各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)后，再進(jìn)行總的仿真，仿真是設(shè)計(jì)過程中不可或缺的部分，這直接關(guān)系到后面的下載。當(dāng)各個(gè)模塊都仿真出來后，那就下載到開發(fā)板上，如果通過開發(fā)板能夠?qū)崿F(xiàn)最后的功能，那么設(shè)計(jì)的大部分就完成了，不過一般仿真的結(jié)果都不能一時(shí)就能在開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)，所以也要經(jīng)過不斷的調(diào)試，不斷的修改程序，重復(fù)上面的步驟，堅(jiān)持不懈，才能最終達(dá)到目的，最后是設(shè)計(jì)報(bào)告的編寫。這樣，一個(gè)課程設(shè)計(jì)就完成了，看到我們的成果，我們很欣慰，因?yàn)槟鞘俏覀兣蟮玫降幕貓?bào)。 其次， 從這次我們很好地發(fā)揮了團(tuán)隊(duì)合作的精神，三個(gè)人一個(gè)小組，我們分工合作，每人負(fù)責(zé)不同的模塊，然后從不同的模塊，當(dāng)遇到問題時(shí)，大家一起討論，然后得出解決問題的方法，從而相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。這是學(xué)習(xí)的一種很好方法。 這是一次很有意義的課程設(shè)計(jì)，從中學(xué)習(xí)到很多，在實(shí)踐中鍛煉，是一次美好的經(jīng)歷！ 麥俊輝： 沒有拿到實(shí)驗(yàn)板之前，只能靠仿真試驗(yàn)?zāi)K是否可行，按順序，一個(gè)個(gè)模塊功能疊加。 分頻 一開始需要 1Hz， 2Hz， 800Hz，后來要用 觸發(fā)消抖模塊 程序結(jié)構(gòu)在書上有，原理為用累加器控制輸出信號電平為‘ 1’或‘ 0’，即輸出為一串方波 實(shí)際功能為延時(shí)器 然后需要確定數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)板的晶振為 50 兆 Hz，若要分出 1Hz，則需要每累加 25 兆次后控制輸出口電平 30 翻轉(zhuǎn) ,2Hz 為 兆次， 800Hz 為 31250 次，半周期為 為 2400 次 書上用單個(gè)變量累加，考慮到直接累加 25 兆這樣的大數(shù)據(jù)會(huì)占用芯片的大量宏單元，于是采用多個(gè)小變量嵌套循環(huán)的方法，這樣還可以方便修改，只要把 25 兆 Hz 的循環(huán)格式做出來，其他頻率的程序就能輕松得到。 消抖配合 led。把分頻做出來后就可以嘗試做時(shí)鐘模塊，顯示模塊，但前兩個(gè)模塊都與按鍵狀態(tài)相 關(guān)，于是決定先把消抖模塊做出來。消抖模塊原理是個(gè)難點(diǎn)，不像分頻程序般直白，在此模塊遇到很多麻煩。 而我們需要用到的按鍵有兩種： 1. 與輸入同步的 key4, 輸入為‘ 1’時(shí)（未按下按鍵），輸出為‘ 0’；輸入為‘ 0’時(shí)（按下按鍵），輸出為‘ 1’。即按下按鍵時(shí)輸出狀態(tài)‘ 1’，松手后輸出狀態(tài)變回‘ 0’。 2. 保持狀態(tài)的 key1~key3，按下按鍵時(shí)輸出狀態(tài)從 a 變成 b，松手后輸出狀態(tài)保持為 b，下次按下按鍵后，輸出狀態(tài)從 b 變?yōu)?a。由于對消抖概念比較模糊，我們直接從網(wǎng)上找了一種程序。然后發(fā)現(xiàn)消抖模塊也是一個(gè)累加模塊， 原理為（以變量 a 循環(huán) 100 次為例）：若輸入端從高電平變成低電平（ key=‘ 0’），即程序檢測到按鍵被按下或者有空氣抖動(dòng)之類的抖動(dòng)，我們需要延時(shí)一段時(shí)間（網(wǎng)上介紹抖動(dòng)通常持續(xù) ~ 秒）在這里，我們打算延時(shí) 。若 key 中途變成‘ 1’則認(rèn)定為抖動(dòng)，消抖程序結(jié)束，輸出無變化；若 a=99 時(shí)，輸入 key 保持為‘ 0’： key4輸出為‘ 1’， a 累加至 100 后停止加 1，直到輸入端變回高電平（即松開按鍵）a 清零。當(dāng) a 不為 99 時(shí)， key4 輸出為‘ 0’，形成一次按鍵產(chǎn)生一個(gè)脈沖的模式。 1. key1~key3 輸出翻轉(zhuǎn)后 的電平， a 累加至 100 后停止加 1，直到輸入端變回高電平（即松開按鍵） a 清零。（與上面一樣）當(dāng) a 不為 99 時(shí)， key4 輸出保持之前狀態(tài)不變，形成兩次按鍵之間輸出不變的模式 我們在網(wǎng)上例子的基礎(chǔ)上用循環(huán)嵌套實(shí)現(xiàn)了 秒延時(shí)，其他與例子一樣。程序大體做出來后，我們嘗試把消抖模塊的 keyout 與 led 相連，直接觀察結(jié)果是否可行。下載到板子后發(fā)現(xiàn)按下按鍵后 led 沒有亮，于是開始檢查程序發(fā)現(xiàn)用錯(cuò)時(shí)鐘脈沖，于是推斷出錯(cuò)原因可能是消抖的延時(shí)時(shí)間太長，更改時(shí)鐘脈沖后，發(fā)現(xiàn) led伴隨按鍵按下會(huì)有閃亮一下，但未等松開按鍵 led 已 經(jīng)滅了。然后推測所用的消抖程序不適用，上網(wǎng)找到幾種消抖程序，對比后發(fā)現(xiàn)之前所用的消抖例子是最佳選擇。但之后確實(shí)檢查不出故障原因，于是把程序做成與例子結(jié)構(gòu)一模一樣，而當(dāng)中用到的起延時(shí)作用的循環(huán)嵌套部分由分頻器另外產(chǎn)生一個(gè)消抖專用的時(shí)鐘代替，消抖程序里只有一個(gè)變量的累加，使程序結(jié)構(gòu)得到簡化。修改后再把分頻，消抖以及 led3 部分連接觀察效果，然后發(fā)現(xiàn)按鍵已經(jīng)能穩(wěn)定控制 led 的亮滅，但有時(shí)按鍵不太靈敏，這個(gè)問題留給最后整體系統(tǒng)改進(jìn)時(shí)考慮。到此消抖模塊完成。 接下來考慮先做時(shí)鐘模塊還是顯示模塊。考慮到時(shí)鐘模塊比較復(fù)雜 ，而且時(shí)鐘功能需要靠顯示模塊體現(xiàn)。而現(xiàn)在已經(jīng)完成按鍵的設(shè)計(jì)，可以定制多種按鍵狀態(tài)的組合，因此打算先以顯示模式和修改模式用顯示模塊靜態(tài)地顯示一組 4 位數(shù)字。 數(shù)碼管掃描顯示的原理比較簡單，就是以一定的頻率不斷循環(huán)運(yùn)行顯示程序本身，每一次進(jìn)入顯示程序都令數(shù)碼管的位選 sel 加 1，即可依次循環(huán)選中各個(gè)數(shù)碼管。而段選的值由信號 h1， h2， h3， h4 代表 4 個(gè)數(shù)碼管決定。令 h1 可能的值與數(shù)字 0~9對應(yīng)的段選的編碼一一對應(yīng)起來，就可以由 h1 的值決定段選， h2，h3， h4 也一樣。要實(shí)現(xiàn)數(shù)字的靜態(tài)顯示，只需要把各數(shù)字賦值給 h1~h4 即可。 而要實(shí)現(xiàn)修改模式下的顯示，只需要把觸發(fā)源換成周期為 1Hz 的時(shí)鐘，時(shí)鐘高低電平各占 秒，時(shí)鐘高電平時(shí)選通數(shù)碼管，時(shí)鐘低電平時(shí)使段選都不顯示，就可實(shí)現(xiàn)一亮一滅的顯示狀態(tài)。 由于顯示部分我們設(shè)計(jì)有以下幾種狀態(tài)：（ key3 key2 key1） 1. 000：顯示時(shí)間的分鐘秒鐘（默認(rèn)狀態(tài)） 2. 010：顯示時(shí)間的小時(shí)分鐘 3. 011：顯示鬧鐘的小時(shí)分鐘 4. 001：顯示鬧鐘的分鐘秒鐘 5. 100：修改時(shí)間的分鐘秒鐘 6. 110：修改時(shí)間的小時(shí)分鐘 7. 111：修改鬧鐘的小時(shí)分鐘 31 8. 101：修改鬧鐘的分鐘秒鐘 于是不同的顯示狀態(tài)可由 按鍵狀態(tài)決定，只要把不同狀態(tài)下的數(shù)據(jù)分別賦值給 h1， h2， h3， h4 就可以實(shí)現(xiàn)顯示出多狀態(tài)的功能。由于時(shí)間模塊還未完成，我們先測試顯示模式和修改模式用顯示模塊靜態(tài)地顯示一組 4 位數(shù)字的功能。由于是靜態(tài)顯示，只需設(shè)置一些信號 signal，用信號賦值給 h1~h4。由于前期計(jì)劃書做得比較好，思路很快就有了。編程時(shí)也只是加上簡單的條件語句，就完成了測試功能。 把程序下載到板上時(shí)發(fā)現(xiàn)顯示為亂碼。因此推測學(xué)校提供的數(shù)碼管的譯碼不正確。因此還需要把數(shù)字 0 至 9對應(yīng)的段選碼測試出來。又由于之前幾個(gè)模塊做得比較好，把數(shù)碼管段選 碼問題解決之后就能順利體現(xiàn)出靜態(tài)顯示和修改模式功能。之后要添上其他模式，只需要按顯示和修改模式的格式，修改按鍵狀態(tài)和數(shù)據(jù)就可做出來。到此顯示模塊就做好了。 最后要做系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，由于系統(tǒng)其它部分差不多完成了，時(shí)間模塊的功能就能靠其它模塊直接在實(shí)驗(yàn)板體現(xiàn)出來，而不是靠仿真這種麻煩的方法。這也對故障分析有很大幫助。 因?yàn)槭悄K的關(guān)鍵部分，結(jié)構(gòu)和邏輯是最復(fù)雜的。 由時(shí)鐘的特性我們得出如下設(shè)想： 時(shí)鐘具有多種狀態(tài)，而每種狀態(tài)應(yīng)該要是互相獨(dú)立，同時(shí)運(yùn)行，但不是同時(shí)顯示。因此需要設(shè)置幾個(gè)數(shù)據(jù)的“存儲器”。需要顯示哪組 數(shù)據(jù)就把該存儲器的數(shù)據(jù)輸出到顯示模塊。 初始想法是把顯示時(shí)間和修改時(shí)間的數(shù)據(jù)共用一組數(shù)據(jù)，這樣可以使程序本身變得簡單，但是由于顯示和修改是用兩個(gè)不同的時(shí)鐘觸發(fā)，把兩種狀態(tài)的程序放在同一個(gè)進(jìn)程會(huì)導(dǎo)致多時(shí)鐘觸發(fā)的錯(cuò)誤。于是用另一種思路，顯示時(shí)間和修改時(shí)間仍然共用一組數(shù)據(jù)，把兩種狀態(tài)分別放在兩個(gè)進(jìn)程，但又出現(xiàn)新的錯(cuò)誤，由于是共用一組數(shù)據(jù)，就出現(xiàn)了數(shù)據(jù)在多進(jìn)程賦值的錯(cuò)誤。 經(jīng)考慮后，我們決定把顯示時(shí)間和修改時(shí)間的數(shù)據(jù)分開，用 houa，和 houb 分別存儲修改時(shí)間和顯示時(shí)間的數(shù)據(jù)。 houa 所在的修改進(jìn)程用手動(dòng)輸入的 key4 觸發(fā)， houb 所在的顯示進(jìn)程用 clk1 觸發(fā)。時(shí)鐘內(nèi)有幾種進(jìn)位，秒鐘分鐘都是 60 進(jìn)一，小時(shí)是 24 進(jìn)一。后者比較麻煩，因?yàn)樾r(shí)個(gè)位可以是 0~9，或是 0~兩種情況分開為兩個(gè)獨(dú)立的條件語句片段處理，使程序可讀性提高。把大概的程序做出來后，我們嘗試用顯示模塊檢查結(jié)果。然后發(fā)現(xiàn)某些進(jìn)位失敗，經(jīng)調(diào)整程序中的條件語句后，各個(gè)進(jìn)位都正常運(yùn)作。然后測試狀態(tài)的切換。測試后發(fā)現(xiàn)修改時(shí)間后回到顯示模式時(shí)，顯示時(shí)間沒有刷新。然后知道編程時(shí)忽略了這個(gè)問題。也就是說，要解決當(dāng) houa 或 houb 改變后， houa 與 houb 要保持 一樣的問題。因?yàn)樾枰獢?shù)據(jù)在兩個(gè)進(jìn)程之間傳輸，可以選擇用變量作為過渡量。而我們采用輸入輸出端的方法，電路變得復(fù)雜，純粹是運(yùn)用一下學(xué)到的方法。調(diào)整之后，系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)基本功能了。到此，時(shí)間模塊完成。 心得：要對系統(tǒng)各部分的原理了解得很透徹，計(jì)劃要做好，步驟安排好可以令設(shè)計(jì)過程變得順利。遇到非常模糊的概念或者錯(cuò)誤應(yīng)果斷查資料，好好利用所學(xué)知識創(chuàng)造方法。遇到不順利的時(shí)候要幾時(shí)調(diào)整好心情，梳理一下思路或?qū)で髱椭? 14 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 撰寫規(guī)范 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是學(xué)生在畢業(yè)前提交的一份具有一定研 究價(jià)值和實(shí)用價(jià)值的學(xué)術(shù)資料。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)。畢業(yè)論文撰寫是本科生培養(yǎng)過程中的基本訓(xùn)練環(huán)節(jié)之一，應(yīng)符合國家及各專業(yè)部門制定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，符合漢語語法規(guī)范。指導(dǎo)教師應(yīng)加強(qiáng)指導(dǎo)，嚴(yán)格把關(guān)。 論文結(jié)構(gòu)及要求 論文包括題目、中文摘要、外文摘要、目錄、正文、參考文獻(xiàn)、致謝和附錄等幾部分。 題目 論文題目應(yīng)恰當(dāng)、準(zhǔn)確地反映論文的主要研究內(nèi)容。不應(yīng)超過 25字，原則上不得使用標(biāo) 點(diǎn)符號，不設(shè)副標(biāo)題。 摘要與關(guān)鍵詞 摘要 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的摘要均要求用中、英兩種文字給出，中文在前。 摘要應(yīng)扼要敘述論文的研究目的、研究方法、研究內(nèi)容和主要結(jié)果或結(jié)論，文字要精煉，具有一定的獨(dú)立性和完整性，摘要一般應(yīng)在 300字左右。摘要中不宜使用公式、圖表，不標(biāo)注引用文獻(xiàn)編號，避免將摘要寫成目錄式的內(nèi)容介紹。 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞是供檢索用的主題詞條，應(yīng)采用能覆蓋論文主要內(nèi)容的通用技術(shù)詞條（參照相應(yīng)的技術(shù)術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)），一般列 3～ 5個(gè)，按詞條的外延層次從大到小排列， 應(yīng)在摘要中出現(xiàn)。 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。 15 論文正文 論文正文包括緒論、論文主體及結(jié)論等部分。 緒論 緒論一般作為論文的首篇。緒論應(yīng)說明選題的背景、目的和意義，國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述以及論文所要研究的主要內(nèi)容。 文管類論文的緒論是畢業(yè)論文的開頭部分，一般包括說明論文寫作的目的與意義，對所研究問題的認(rèn)識以及提出問題。緒論只是文章的開頭，不必寫章號。 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。 論文主體 論文 主體是論文的主要部分，要求結(jié)構(gòu)合理，層次清楚，重點(diǎn)突出，文字簡練、通順。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。 論文主體各章后應(yīng)有一節(jié)“本章小結(jié)”。 結(jié)論 結(jié)論作為單獨(dú)一章排列，但不加章號。 結(jié)論是對整個(gè)論文主要成果的歸納，要突出設(shè)計(jì)（論文）的創(chuàng)新點(diǎn)，以簡練的文字對論文的主要工作進(jìn)行評價(jià)，一般為 400～ 1 000字。 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)是論文不可缺少的組成部分，它反映了論文的取材來源和廣博程度。論文中要注重引用近期發(fā)表的與論文工作直接有關(guān)的學(xué)術(shù) 期刊類文獻(xiàn)。對理工類論文，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。 在論文正文中必須有參考文獻(xiàn)的編號，參考文獻(xiàn)的序號應(yīng)按在正文中出現(xiàn)的順序排列。 產(chǎn)品說明書、各類標(biāo)準(zhǔn)、各種報(bào)紙上