eda实验报告数字时钟设计

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1、1.引言随着科学技术的迅猛发展，在计算机技术的推动下电子技术获得了飞速的发展。电子产品几乎渗透到了工业、生活的各个领域，其中集成电路的设计正朝着速度快、性能高、容量大、体积小和微功耗的方向发展。基于这种情况，可编程逻辑器件的出现和发展大大改变了传统的系统设计方法。可编程逻辑器件和相应的设计技术主要体现在三个方面：一是可编程逻辑器件的芯片技术；二是适用于可逻辑编程器件的硬件编程技术，三是可编程逻辑器件设计的EDA开发工具，它主要用来进行可编程逻辑器件应用的具体实现。在本设计中采用了集成度较高的FPGA可编程逻辑器件，选用了VIIDL硬件描述语言和QuartusII开发软件进

2、行设计。VHDL硕件描述语言在电子设计自动化（EDA）中扮演着重要的角色，由于采用了具有多层次描述系统硬件功能的“自顶向下”（Top-Down）的全新设计方法，使设计师们摆脱了大量的辅助设计工作，而把精力集中于创造性的方案与概念构思上，用新的思路来发掘硬件设备的潜力，从而极大地提高了设计效率，缩短了产品的研制周期。QuartusII软件是集成了编辑器、仿真工具、检查/分析工具和优化/综合工具的这些所有开发工具的一种集成的开发环境，通过该开发环境能够很方便的检验设计的仿真结果以及建立起与可编程逻辑器件的管脚之间对应的关系。EDA技术是以计算机为工具，根据硬件描述语言HDL完

3、成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线。仿真以及对于特定冃标芯片的适配编译和编程下载等工作。典型的EDA工具中必须包含两个特殊的软件包，即综合器和适配器。综合器的功能就是将设计者在EDA平台上完成的针对某个系统项目的HDL、原理图或状态图形描述，针对给定的硬件系统组件，进行编译、优化、转换和综合，最终获得我们欲实现功能的描述文件。综合器在工作前，必须给定所要实现的硬件结构参数，它的功能就是将软件描述与给定的硬件结构用一定的方式联系起来。综合过程就是将电路的高级语言描述转换低级的。可与目标器件FPGA/CPLD相映射的网表文件。适配器的功能是将由

4、综合器产生的王表文件配置与指定的目标器件中，产牛最终的下载文件，如JED文件。适配所选定的S标器件（FPGA/CPLD芯片）必须属于在综合器中已指定的目标器件系列。2.设计概述数字时钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，H无机械装置，具有更长的使用寿命，数字时钟可植入自动控制、测试等系统内部，作为系统的吋钟源，可为系统提供定时信号或屮断控制的时间基准，具有广泛的用途。由于数字集成电路的发展使得数字时钟的精度远远超过老式钟表，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单一报时功能。加入了一些诸如

5、自动报时、定时闹钟等功能。这些都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。数字时钟的直计方法有很多种，包括基于单片机的硬件设计、基于各种描述语言的软件设计，本设计采用VHDL语言来设计数字时钟有着多方面的优越性，通过把整个设计分为多个模块依次来实现，减少了众多重复性步骤，合理化了设计过程，使得设计更加省时、快捷，提高了设计效率。目前，电子系统的EDA技术正从着眼与数字逻辑向模拟电路和数模混合电路的方向发展，21世纪是EDA技术飞速发展的时期，可以预见EDA技术将会对今后电子设计的发展产生重大的影响。随着电子技术的发展，集成电路经历了从小规

6、模、中规模到大规模和超大规模集成的过程，应用系统向小型化、快速化、大容量、重量轻的方向发展；数字系统的设计也已从芯片组合化设计走向单片系的设计。随着微电子和计算机领域的原理创新、技术创新、应用创新层出不穷，许多特定功能的专用集成电路应用H益广泛，用户迫切希望根据自身设计耍求自行构造逻辑功能的数字电路，复杂可编程逻辑器件FPGA顺应了这一新的需要。它能将大量逻辑功能集成于一个芯片中，其规模可达几十万或上百门以上，从而电子设计自动化EDA技术应运而生，它是电子产品及系统开发领域中一场革命性变革，EDA技术极大地推动了科学技术的发展。EDA技术的发展使硬件电路设计软件化，降低了

7、硕件电路设计的难度，使设计周期和产品的开发时间缩短，设计更新变成了程序的修改，适应了千变万化的市场潮流。它的设计输入可以使用硬件描述语言(HDL),采用“自顶向下”的设计方法，为设计者提供了一个高效、便捷的设计环境，同时也为充分发挥设计人员的创造性提供了条件。EDA技术主要应用于数字电路的设计，目前它在屮国的应用多数是用在FPGA的设计屮。EDA技术是现代电子信息工程领域的一门新技术，它是在先进的计算机工作平台上开发岀来的一套电子系统设计的软硬件工具，并提供了先进的电子系统设计方法。20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先