硬件课程设计-基于fpga的数字时钟设计

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1、信息与控制工程学院硬件课程设计说明书基于FPGA的数字时钟设计学生学号：学生姓名：专业班级：测控0801班指导教师：职称：教授起止日期：2011.9.26～2011.10.15吉林化工学院JilinInstituteofChemicalTechnology信息与控制工程学院硬件课程设计说明书硬件课程设计任务书一、设计题目：基于FPGA的数字时钟设计二、设计目的1．掌握利用EDA开发工具Max+plusII进行可编程逻辑器件设计的方法；2．掌握用FPGA进行计数器、译码器及LED动态扫描显示驱动电路设计的方法；3．熟练掌握可编程逻辑器件的文本输入（VHD

2、L）层次化设计方法；4．掌握利用Max+plusII进行软件仿真及对可编程逻辑器件进行硬件下载的方法。三、设计任务及要求设计并实现数字钟。下载芯片：EPF10K10LC84（Altera的FLEX10K系列芯片）。时钟基本功能：1．具有时、分、秒显示，24小时循环计时功能；2．具有时间校准（调时/对时）功能。可扩展其它功能。四、设计时间及进度安排设计时间共三周（11.3.28～11.4.15）,具体安排如下表：周安排设计内容设计时间第一周学习可编程逻辑器件开发工具Max+plusII的使用及原理图输入设计方法，熟悉硬件电路（显示及驱动电路），学习VHD

3、L，设计时、分、秒模块，并进行软件仿真。11.3.28-11.4.01第二周学习可编程逻辑器件的文本输入层次化设计方法，设计数字钟的译码、动态扫描及整点报时模块，设计数字钟顶层电路，下载实现数字时钟的基本功能。11.4.04-11.4.08第三周实现基本要求之外的其它扩展功能；用PROTEL软件绘制整体硬件原理图；撰写并完成硬件课程设计说明书，测试硬件设计作品的功能，进行课程设计答辩。11.4.11-11.4.15五、指导教师评语及学生成绩指导教师评语:年月日成绩指导教师(签字):-I-信息与控制工程学院硬件课程设计说明书目录硬件课程设计任务书I第1章

4、设计的硬件平台及开发工具11.1硬件平台11.2开发工具1第2章数字时钟的设计方案及FPGA的顶层设计22.1数字钟整体设计方案22.1.1数字钟的功能22.1.2硬件要求22.1.3引脚说明以及设计方案22.2可编程逻辑器件FPGA的顶层设计2第3章数字时钟的底层模块设计43.1秒模块设计43.1.1秒模块VHDL程序43.1.2秒模块的仿真实现53.2分模块设计63.2.1分模块VHDL程序63.2.2分模块的仿真实现73.3时模块设计73.3.1时模块VHDL程序83.3.2时模块的仿真实现93.4动态显示扫描模块设计93.4.1动态显示扫描模块

5、VHDL程序93.4.2动态显示扫描模块的仿真实现103.5段码译码模块设计113.5.1段码译码模块VHDL程序113.5.2段码译码模块的仿真实现123.6整点报时模块设计（发挥部分）123.6.1整点报时模块VHDL程序123.6.2整点报时模块的仿真实现13第4章数字时钟的设计实现144.1数字时钟的硬件设计过程14-19-信息与控制工程学院硬件课程设计说明书4.2硬件下载过程144.2.1接口设置144.2.2器件编程的下载144.3硬件电路连接154.3.1硬件电路连接说明16结论17参考文献18附录19-19-信息与控制工程学院硬件课程设

6、计说明书第1章设计的硬件平台及开发工具1.1硬件平台本设计基于复杂可编程逻辑器件（CPLD/FPGA）设计并实现数字时钟。采用Altera公司的器件进行设计，开发调试时采用Altera的FPGA芯片FLEX10K10LC84，设计完成后下载生成数字钟硬件于Altera的CPLD芯片EPM7128SLC84中，实现数字钟功能。利用Altera可编程逻辑器件开发实验系统进行设计。系统提供FPGA/CPLD下载板及相应的其它硬件资源。时钟的时间显示采用6位LED数码管（动态扫描驱动方式），采用系统提供的1Hz脉冲输出作为时钟的秒输入。按键作为调准时、分及秒清

7、零的功能键。蜂鸣器和发光二极管用于产生整点时的声光报时信号。1.2开发工具利用Altera的可编程逻辑器件开发工具MAX+PLUSⅡ，采用原理图输入的设计方法进行数字钟的设计与调试。MAX+PLUSⅡ是一个集成的软件开发平台，提供了从设计输入、编译、器件适配、软件仿真到器件下载的全部功能。图1-1为工具环境。图1-1MAX+PlusII工具环境-19-信息与控制工程学院硬件课程设计说明书第2章数字时钟的设计方案及FPGA的顶层设计2.1数字钟整体设计方案2.1.1数字钟的功能1）以24小时制显示时、分、秒计数；2）时间清零，时设置，分设置功能；3）整点

8、报时功能。2.1.2硬件要求1）可编程逻辑器件主芯片:EPF10K10LC84-4;2）显示器