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时间:2018-10-30
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1、EDA技术设计报告题目:(作品名称)学专年学姓院业级弓名光电与信息工程学院电子信息工程2013级2015年9月一、作品介绍(描写:作品功能、应用场合、使用说明等)作品功能:可在开发板上以显示分钟一一秒的形式显示,每隔Is钟,秒钟加一,当秒钟数达到60式,分钟数自动加一,秒钟数变为00,故秒钟数最大只会显示59,当分钟数达到60时,分钟自动变为00,故分钟时最大值也只会显示到59,整个计时的最大值为lh,按下S1按钮可实现复位重新计时。应用场合:可应用于较短计时(2、(1)计时器能显示Is的时间,故提供给计时器内部定时的时钟脉冲频率应大于10Hz。(2)计时器计时长度为3600秒,在一般计时应用中足够了,设计一个4位LED数码显示“秒表”,显示时间为3600—00秒,每秒自动加一,精度为1。(3)设置复位和中断键,中断键可以停止计时,显示计时长度,复位开关用来使计时器清0,并作好清0准备。复位开关可以在任何情况下使用,在计时过程中,只要按一下复位幵关,计时进程就终止,并对计时器清零。二、硬件设计(描写:硬件总框图,工作原理,工作过程等)硬件总框图:USBFT245MAX3128EPCS16USBUSBISP1362个3、OEP2C35个4/1/vSDRAMSRAMFLASHFLASHSW1swo时钟一>基准时钟V复位—计数器动态显示译码j>显示工作原理:1)本设计可分为六个主要模块:(1)键输入消抖模块(2)时钟分频电路模块(3)控制电路模块(4)计时电路模块(5)存储器模块(6)动态扫描译码显示模块各个输入/输出端口的作用如下:(1)CLK为外部时钟信号,CLR为复位信号。(2)SWO为终端按键,按下此按键可停止计数(2)SW1为复位键,用于复位以及从观看记录模式切换回计时模式用。(3)led0,ledlJed2,led3,led4,led5Jed6,led7数码管4、输入信号2)消抖模块秒表面板上有2个按键:SW1(复位)键,SWO(启停)键。因为设计采用的是机械式的按键,由于存在机械触动的弹性作用,一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通,在断开时也不会马上断开。因而在闭合及断开按键的瞬间均伴随有一连串的抖动。抖动时间的长短由按键的机械特性决定,一般为5-10mso按键的闭合稳定时间的长短由操作人员的按键动作决定,一般为零点几秒至数秒。按键抖动会引起被误读多次。为确保FPGA对键的闭合仅作一次处理,必须去除按键抖动。通常在按键较少时可用硬件方法消除抖动,一般采用RS触发器作为常用的消抖电路,如果按键较多时,常用软件消5、除抖动。在EDA的设计应用中,软件消抖的方法即可使用RS触发器进行消抖,也可通过检测按键按下的时间进行消抖。本模块描述的防抖动电路属于计数器型防抖动电路。其工作原理是,输入一个50MHZ的时钟信号,设置一个模值为4的控制计数器,在人工按键I<EY=‘0’时,执行加1计数,如连续4次检测到低电平则JSQ=3,即当JSQ=3时输出低电平,4次以上检测到低电平,JSQ依然等于3,也一直输出低电平,这就确保了当按键信号持续低电平6MS以上按键信号才有效,抖动期间的低电平持续时间不足以输出低电平。如没有连续4次以上检测到低电平,则JSQ清零。如检测到高电平,JSQ6、也清零,这就导致了在抖动期间不可能输出低电平,唯有在稳定期间才可能输出低电平,因此防抖动得以实现。因为消抖电路后接的是同步设计的控制模块,故需要将输出信号的长度变为两个周期的控制模块同步时钟的长度,因此在输出电路后,再接入一个20MHZ的CLK2信号,当输出从1变为0时,在时钟跳变沿,输出低电平0,在下一个时钟跳变沿则变为1,在当输出为1时,则一直输出1,也就是不论输出为多长的低电平,经过此部分同步变化后,只会输出两个周期CIX2的低电平输出,以供控制模块使用。1)时钟分频电路模块在基于EDA技术的数字电路系统设计中,分频电路应用十分广泛。常常使用分频电7、路来得到数字系统中各种不同频率的控制信号。所谓分频电路,就是将一个给定的频率较高的数字输入信号经过适当处理后,产生一个或数个频率较低的数字输出信号。分频电路本质上是加法计数器的变种,其计数值由N=FIN(输入频率)/FOUT(输出频率)决定,其输出不是一般计数器的计数结果,而是根据分频常数对输出信号的高,低电平控制。本设计需要一个计时范围为0——3600秒的秒表,首先需要获得一个比较精确的计时基准信号,这里时周期为1/lOOs的计时脉冲,采用一个时钟信号源50MHZ经50万倍分频后获得一个精确的100HZ的脉冲来作为计数器的时钟信号CLKlOOhz,数码8、管的扫描频率采用经2000倍分频后的10000HZ的脉冲CLK_OUT2,按键消
2、(1)计时器能显示Is的时间,故提供给计时器内部定时的时钟脉冲频率应大于10Hz。(2)计时器计时长度为3600秒,在一般计时应用中足够了,设计一个4位LED数码显示“秒表”,显示时间为3600—00秒,每秒自动加一,精度为1。(3)设置复位和中断键,中断键可以停止计时,显示计时长度,复位开关用来使计时器清0,并作好清0准备。复位开关可以在任何情况下使用,在计时过程中,只要按一下复位幵关,计时进程就终止,并对计时器清零。二、硬件设计(描写:硬件总框图,工作原理,工作过程等)硬件总框图:USBFT245MAX3128EPCS16USBUSBISP1362个
3、OEP2C35个4/1/vSDRAMSRAMFLASHFLASHSW1swo时钟一>基准时钟V复位—计数器动态显示译码j>显示工作原理:1)本设计可分为六个主要模块:(1)键输入消抖模块(2)时钟分频电路模块(3)控制电路模块(4)计时电路模块(5)存储器模块(6)动态扫描译码显示模块各个输入/输出端口的作用如下:(1)CLK为外部时钟信号,CLR为复位信号。(2)SWO为终端按键,按下此按键可停止计数(2)SW1为复位键,用于复位以及从观看记录模式切换回计时模式用。(3)led0,ledlJed2,led3,led4,led5Jed6,led7数码管
4、输入信号2)消抖模块秒表面板上有2个按键:SW1(复位)键,SWO(启停)键。因为设计采用的是机械式的按键,由于存在机械触动的弹性作用,一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通,在断开时也不会马上断开。因而在闭合及断开按键的瞬间均伴随有一连串的抖动。抖动时间的长短由按键的机械特性决定,一般为5-10mso按键的闭合稳定时间的长短由操作人员的按键动作决定,一般为零点几秒至数秒。按键抖动会引起被误读多次。为确保FPGA对键的闭合仅作一次处理,必须去除按键抖动。通常在按键较少时可用硬件方法消除抖动,一般采用RS触发器作为常用的消抖电路,如果按键较多时,常用软件消
5、除抖动。在EDA的设计应用中,软件消抖的方法即可使用RS触发器进行消抖,也可通过检测按键按下的时间进行消抖。本模块描述的防抖动电路属于计数器型防抖动电路。其工作原理是,输入一个50MHZ的时钟信号,设置一个模值为4的控制计数器,在人工按键I<EY=‘0’时,执行加1计数,如连续4次检测到低电平则JSQ=3,即当JSQ=3时输出低电平,4次以上检测到低电平,JSQ依然等于3,也一直输出低电平,这就确保了当按键信号持续低电平6MS以上按键信号才有效,抖动期间的低电平持续时间不足以输出低电平。如没有连续4次以上检测到低电平,则JSQ清零。如检测到高电平,JSQ
6、也清零,这就导致了在抖动期间不可能输出低电平,唯有在稳定期间才可能输出低电平,因此防抖动得以实现。因为消抖电路后接的是同步设计的控制模块,故需要将输出信号的长度变为两个周期的控制模块同步时钟的长度,因此在输出电路后,再接入一个20MHZ的CLK2信号,当输出从1变为0时,在时钟跳变沿,输出低电平0,在下一个时钟跳变沿则变为1,在当输出为1时,则一直输出1,也就是不论输出为多长的低电平,经过此部分同步变化后,只会输出两个周期CIX2的低电平输出,以供控制模块使用。1)时钟分频电路模块在基于EDA技术的数字电路系统设计中,分频电路应用十分广泛。常常使用分频电
7、路来得到数字系统中各种不同频率的控制信号。所谓分频电路,就是将一个给定的频率较高的数字输入信号经过适当处理后,产生一个或数个频率较低的数字输出信号。分频电路本质上是加法计数器的变种,其计数值由N=FIN(输入频率)/FOUT(输出频率)决定,其输出不是一般计数器的计数结果,而是根据分频常数对输出信号的高,低电平控制。本设计需要一个计时范围为0——3600秒的秒表,首先需要获得一个比较精确的计时基准信号,这里时周期为1/lOOs的计时脉冲,采用一个时钟信号源50MHZ经50万倍分频后获得一个精确的100HZ的脉冲来作为计数器的时钟信号CLKlOOhz,数码
8、管的扫描频率采用经2000倍分频后的10000HZ的脉冲CLK_OUT2,按键消
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