FPGA课程设计多功能数字钟讲解

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1、多功能数字钟开课学期：2014—2015学年第二学期课程名称：FPGA课程设计学院：信息科学与工程学院专业：集成电路设计与集成系统班级：学号：姓名：任课教师：2015年7月21日19说明一、论文书写要求与说明1.严格按照模板进行书写。自己可以自行修改标题的题目2.关于字体：a)题目：三号黑体加粗。b)正文：小四号宋体，行距为1.25倍。3.严禁抄袭和雷同，一经发现，成绩即判定为不及格！！！二、设计提交说明1.设计需要提交“电子稿”和“打印稿”；2.“打印稿”包括封面、说明（即本页内容）、设计内容三部分；订书机左边装订。3.“电子稿”上交：文件名

2、为“FPGA课程设计报告-班级-学号-姓名.doc”,所有报告发送给班长，由班长统一打包后统一发送到付小倩老师。4.“打印稿”由班长收齐后交到：12教305办公室；5.上交截止日期：2015年7月31日17:00之前。19第一章绪论3关键词：FPGA，数字钟3第二章FPGA的相关介绍42.1FPGA概述42.2FPGA特点42.3FPGA设计注意5第三章QuartusII与VerilogHDL相关介绍73.1QuartusII73.2VerilogHDL7第四章设计方案84.1数字钟的工作原理84.2按键消抖84.3时钟复位84.4时钟校时84

3、.5数码管显示模块。8第五章方案实现与验证95.1产生秒脉冲95.2秒个位进位95.3按键消抖95.4复位按键设置105.5数码管显示。105.6RTL结构总图11第六章实验总结13第七章VerilogHDL源代码附录1419第一章绪论现代社会的标志之一就是信息产品的广泛使用，而且是产品的性能越来越强，复杂程度越来越高，更新步伐越来越快。支撑信息电子产品高速发展的基础就是微电子制造工艺水平的提高和电子产品设计开发技术的发展。前者以微细加工技术为代表，而后者的代表就是电子设计自动化（electronicdesignautomatic,EDA）技术

4、。本设计采用的VHDL是一种全方位的硬件描述语言，具有极强的描述能力，能支持系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级这三个不同层次的设计；支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述，覆盖面广，抽象能力强，因此在实际应用中越来越广泛。ASIC是专用的系统集成电路，是一种带有逻辑处理的加速处理器；而FPGA是特殊的ASIC芯片，与其它的ASIC芯片相比，它具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检测等优点。在控制系统中，键盘是常用的人机交换接口，当所设置的功能键或数字键按下的时候，系统应该完成该键所对应

5、的功能。因此，按键信息输入是与软件结构密切相关的过程。根据键盘结构的不同，采用不同的编码方法，但无论有无编码以及采用什么样的编码，最后都要转换成为相应的键值，以实现按键功能程序的转移。[1]钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些都是以钟表数字化为基础的。因此研究数字钟以及扩大其应用有着非常现实的意义。关键词：FPGA，数字钟19第二章FPGA的相关介绍FPGA（Field－ProgrammableGateA

6、rray），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。2.1FPGA概述系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。FPGA一般由3种可编程电路和一个用于存放编程数据的静态存储器SRAM组成。这3种可编程电路是

7、：可编程逻辑模块（CLB--ConfigurableLogicBlock）、输入/输出模块（IOB--I/OBlock）和互连资源（IR—InterconnectResource）。可编程逻辑模块CLB是实现逻辑功能的基本单元，它们通常规则的排列成一个阵列，散布于整个芯片；可编程输入/输出模块（IOB）主要完成芯片上的逻辑与外部封装脚的接口，它通常排列在芯片的四周；可编程互连资源包括各种长度的连接线段和一些可编程连接开关，它们将各个CLB之间或CLB、IOB之间以及IOB之间连接起来，构成特定功能的电路。FPGA一般来说比ASIC（专用集成芯片

8、）的速度要慢，无法完成复杂的设计，而且消耗更多的电能。但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。厂商也可能会