【正文】 以是一個(gè)元件，一個(gè)電路模塊或一個(gè)系統(tǒng)）分成外部（或稱可是部分，及端口 )和內(nèi)部（或稱不可視部分），既涉及實(shí)體的內(nèi)部功能和算法完成部分。 VHDL 主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，行為，功能和接口。 目前，它在中國(guó)的應(yīng)用多 數(shù)是用FPGA/CPLD/EPLD 的設(shè)計(jì)中?，F(xiàn)在， VHDL 和 Verilog 作為IEEE 的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言，又得到眾多 EDA 公司的支持，在電子工程領(lǐng)域，已成為事實(shí)上的通用硬件描述語言。此后 VHDL 在電 子設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛的接受，并逐步取代了原有的非標(biāo)準(zhǔn)的硬件描述語言。 1987 年底， VHDL 被 IEEE 和美國(guó)國(guó)防部確認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言 。 VHDL 翻譯成中文就是超高速集成電路硬件描述語言 ,他 誕生于 1982 年。主要用于描述 離散電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為。 VHDL 簡(jiǎn)介 硬件描述語言 HDL（ HardwareDescriptionLanguage）誕生于 1962 年。本文所指的 EDA 技術(shù)，主要針對(duì)電子電路設(shè)計(jì)、 PCB 設(shè)計(jì)和 IC 設(shè)計(jì)。目前 EDA 技術(shù)已在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學(xué)部門廣泛使用。 現(xiàn)在對(duì) EDA 的概念或范疇用得很寬。這一切極大地改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)觀念，促進(jìn)了 EDA 技術(shù)的迅速發(fā)展。這一切極大地改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過程和 設(shè)計(jì)觀念，促進(jìn)了 EDA 技術(shù)的迅速發(fā)展。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)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來了極大的靈活性。 EDA 技術(shù)的出現(xiàn)，極大地 提高了電路設(shè)計(jì)的效率和可操作性，減輕了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。需要整點(diǎn)報(bào)時(shí)可添加蜂鳴器，需要測(cè)量環(huán)境溫度可以添加溫度傳感器，或者檢測(cè)空氣質(zhì)量、空氣濕度等，也可以設(shè)置定時(shí)鬧鈴功能甚至還可以添加 USB 端口讀取其他設(shè)備數(shù)據(jù)。 如今，電子時(shí)鐘形態(tài)各異，種類繁多，有微型、嵌入型的電子時(shí)鐘，也有懸掛在公共場(chǎng)合的大型電子表，這些電子表大都外形美觀，而且拓展了不少功能。 1949 年以前，我國(guó)還沒有手表制造業(yè)， 1949 年以后開始了我國(guó)鐘表行業(yè)的發(fā)展；六十年代時(shí)，我國(guó)還是計(jì)劃經(jīng)濟(jì)模式，全國(guó)化大生產(chǎn)，由國(guó)家投資，生產(chǎn)的全都是機(jī)械表；到了七十年代到八十年代，隨著國(guó)際電子技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)電子表也跟上步伐，猛烈沖擊了傳統(tǒng)的機(jī)械鐘表所占的全國(guó)壟斷的形勢(shì)；九十年代，石英鐘表發(fā)展已基本完善，基本統(tǒng)一了我國(guó)的鐘表市場(chǎng)。與此同時(shí)，現(xiàn)代電子產(chǎn)品的性能一步步提升，電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度也越來越快。 18世紀(jì)到 19 世紀(jì)，鐘表制造行業(yè)已逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，并且已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。公元 1350 年，意大利的丹蒂制造出第一臺(tái)機(jī)械打點(diǎn)塔鐘，這是最簡(jiǎn)單的鐘表。 成都 工業(yè)學(xué)院 電子工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 數(shù)字時(shí)鐘的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 時(shí)間計(jì)時(shí)的歷史要從公元 1300 年前開始追溯，那時(shí)人們主要是利用天文現(xiàn)象或流動(dòng)物質(zhì)的連續(xù)性運(yùn)動(dòng)來計(jì)時(shí)。由于半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，微 型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，所以數(shù)字電子技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占很重要的地位，應(yīng)用也更加廣泛。數(shù)字電子技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展最快的學(xué)科之一。因此，研究電字時(shí)鐘及其拓展電路的應(yīng)用，將會(huì)對(duì)以后研究其他自動(dòng)化設(shè)備產(chǎn)生積極意義。最后，電子時(shí)鐘還能大大擴(kuò)展老式鐘表的功能，在準(zhǔn)確顯示時(shí)間 的 基礎(chǔ)上，還可借助 數(shù)字時(shí)鐘 實(shí)現(xiàn)諸如鬧鈴、定時(shí)、自動(dòng)報(bào)警等功能。其次在使用壽命方面，因?yàn)殡娮隅姴皇菣C(jī)械驅(qū)動(dòng)，所以使用壽命更長(zhǎng)。 因此設(shè)計(jì)一款準(zhǔn)確，多功能的數(shù)字時(shí)鐘是至關(guān)重要的。交通上，火車汽車要準(zhǔn)時(shí)到達(dá)，航班要準(zhǔn)時(shí)起飛；在日常生活中，學(xué)校要求上學(xué)準(zhǔn)時(shí)，公司召開的會(huì)議要求參加準(zhǔn)時(shí)，重要約會(huì)要求到達(dá)準(zhǔn)時(shí)；在工業(yè)生產(chǎn)中，許多工作環(huán)節(jié)都規(guī)定了精準(zhǔn)的時(shí)間、間隔以及次序。 因 此利用當(dāng)今先進(jìn)的科技致力于電子鐘的研究 ， 將能更好的服務(wù)于人們的生活 。 從古至今 ， 時(shí)間是人們生活中不可缺少的重要伴侶 。 通過對(duì) 數(shù)字 時(shí) 鐘 設(shè)計(jì)能 掌握各類計(jì)數(shù)器及它們相連的設(shè)計(jì)方法，熟悉多個(gè)數(shù)碼管顯示的原理與方法以及模塊化設(shè)計(jì)方式；掌握用 VHDL 語言的設(shè)計(jì)思想以及整個(gè)數(shù) 字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 該數(shù)字時(shí)鐘 能實(shí)現(xiàn)清零，調(diào)時(shí)，調(diào)分以及鬧鐘等功能。 該數(shù)字時(shí)鐘 的 時(shí)間計(jì)數(shù)模塊的功能 是計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)周期為 24 小時(shí) ；時(shí)間 顯示 模塊能顯示 “ 時(shí) ” 、 “ 分 ” 、 “ 秒 ” ，其中 時(shí) 2 位 、 分 2位 、 秒 2 位 ， 共六個(gè)數(shù) 位， 顯示滿刻度 為 23時(shí) 59 分 59秒 。本 設(shè)計(jì) 是基于 VHDL語言設(shè)計(jì)的數(shù)字 時(shí) 鐘，具有時(shí)、分、秒顯示功能。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 專 業(yè) 微電子 班 次 1206161 姓 名 Sg 指導(dǎo)老師 Hm 成 都 工 業(yè) 學(xué) 院 二 零 一 五 年 成都 工業(yè)學(xué)院 電子工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 基于 VHDL 語言實(shí)現(xiàn)數(shù)字 時(shí) 鐘的設(shè)計(jì) [摘要 ]: 隨著人類的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)已進(jìn)入一個(gè)全新的階段，傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)方法、工具和器件在更大的程度上被 EDA 所取代。數(shù)字 時(shí) 鐘是一個(gè)將“ 時(shí) ” 、 “ 分 ” 、 “ 秒 ” 顯示于人的視覺器官的計(jì)時(shí)裝置。電路主要有時(shí)間計(jì)數(shù)模塊、時(shí)間顯示模塊以及譯碼模塊。通過 分頻得 1Hz 的秒鐘信號(hào)，秒計(jì)滿 60即得 1分鐘，分滿 60即得 1 小時(shí)信號(hào)，小時(shí)滿 24即得一天。 通過采用 Quartus2軟件的對(duì)該數(shù)字時(shí)鐘進(jìn)行編程與仿真，得到了一個(gè)擁有計(jì)數(shù)，調(diào)時(shí)，鬧 鐘的電子時(shí)鐘。 ［關(guān)鍵字 ]: 數(shù)字時(shí)鐘； VHDL 語言； Quartus2；模塊化 成都 工業(yè)學(xué)院 電子工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 目 錄 第 1 章 緒論 ......................................................... 3 數(shù)字時(shí)鐘的意義 .............................................. 3 數(shù)字時(shí)鐘的背景 .............................................. 3 數(shù)字時(shí)鐘的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 ........................................ 4 第 2 章 數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)環(huán)境 ........................................... 5 EDA 簡(jiǎn)介 .................................................... 5 VHDL 簡(jiǎn)介 ................................................... 5 VHDL 的特點(diǎn) ........................................... 6 VHDL 的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) ....................................... 7 VHDL 的設(shè)計(jì)步驟 ....................................... 7 Quartus 2 軟件的介紹 ........................................ 7 第 3 章 數(shù)字時(shí)鐘的硬件設(shè)計(jì) ........................................... 9 模塊設(shè)計(jì)框圖 ................................................ 9 模塊的設(shè)計(jì) ................................................. 10 分頻模塊 ............................................. 10 計(jì)數(shù)模塊 ............................................. 10 段選與位選顯示模塊 ................................... 11 控制模塊 ............................................. 12 鬧鐘模塊 ............................................. 12 顯示選擇模塊 ......................................... 13 數(shù)字時(shí)鐘總體原理圖 ......................................... 13 第 4 章 數(shù)字時(shí)鐘的 VHDL 實(shí)現(xiàn) ......................................... 15 軟件設(shè)計(jì)與說明 ............................................. 15 程序流程框圖 ............................................... 15 模塊流程圖 ................................................. 16 按鍵調(diào)整模塊流程圖 ................................... 16 鬧鐘模塊流程圖 ....................................... 17 分頻模塊流程圖 ....................................... 19 計(jì)數(shù)模塊流程圖 ....................................... 19 顯示選擇模塊流程圖 ................................... 21 顯示模塊流程圖 ....................................... 22 第 5 章 數(shù)字時(shí)鐘的仿真 .............................................. 24 Quartus 2 仿真 ............................................. 24 數(shù)字時(shí)鐘模塊的仿真 ......................................... 24 數(shù)字時(shí)鐘的仿真 ............................................. 27 結(jié)語 ............................................................... 28 致謝 ............................................................... 29 參考文獻(xiàn) ........................................................... 30 附錄 ............................................................... 30 成都 工業(yè)學(xué)院 電子工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 第 1 章 緒論 一寸光陰一寸金 ， 寸金難買寸光陰 。 如果沒有時(shí)間的概念社會(huì)將停滯不前 ， 從古代的圭表、水漏 到后來的機(jī)械鐘表 ， 以及當(dāng)今的電子鐘都充分顯現(xiàn)出了時(shí)間的重要 。 數(shù)字時(shí)鐘 的意義 時(shí)間的寶貴是個(gè)亙古不變的真理，然而工作的忙碌性和繁雜性很容易讓人忘記當(dāng)前的時(shí)間或是工作中不能及時(shí)方便地知曉時(shí)間。所以說，隨時(shí)準(zhǔn)確地知道時(shí)間并且利用時(shí)間是學(xué)習(xí)、工作、生活的必要要求。 電 子時(shí)鐘與機(jī)械 時(shí)鐘相比具有很多優(yōu)越性，首先 其主要特點(diǎn)是直觀性，電子時(shí)鐘可以通過數(shù)字顯示反映出當(dāng)前的時(shí)間。然后在準(zhǔn)確度方面，由于應(yīng)用了電子集成電路和石英晶體振蕩器，數(shù)字時(shí)鐘的精準(zhǔn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了老式石英鐘的石英機(jī)芯驅(qū)動(dòng)。電子時(shí)鐘的意義不僅僅在于反應(yīng)時(shí)間本身，這個(gè)時(shí)間系統(tǒng)還可以當(dāng)做一個(gè)單位模塊應(yīng)用于其他設(shè)備中，比如定時(shí)廣播、定時(shí)開關(guān)烤箱、定 時(shí)關(guān)閉路燈，以及其他各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等設(shè)備，都是內(nèi)嵌了電子時(shí)鐘而實(shí)現(xiàn)其時(shí)間功能的。 數(shù)字時(shí)鐘的背景 20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。數(shù)字電路的設(shè)計(jì)過程和方法也在不斷的發(fā)展和完善。數(shù)字電子技術(shù)是十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初開始發(fā)展起來的新興技術(shù)，二十世紀(jì)發(fā)展最迅速，應(yīng)用最廣泛，成為近代科學(xué) 技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志 。我國(guó)天文學(xué)家張衡制造的漏水轉(zhuǎn)渾天儀是最早出現(xiàn)的機(jī)械鐘。公元 1582 年左右，意大利物理學(xué)家伽利 略發(fā)明了重力擺。 2