EDA基础与应用 教学课件 作者 于润伟EDA技术项目教程5.ppt

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1、EDA技术项目教程主编：于润伟第5章典型单元电路的设计与实现本章要点分频器的设计键盘输入电路的设计数码显示电路的设计存储器的设计5.1.12N分频器2N（N为正整数）分频器是一种特殊的等占空比分频器，利用计数器计算时钟脉冲的个数，二进制计数器的最低位（20）就是时钟脉冲的2分频（一个时钟脉冲有效沿计为1，下一个时钟脉冲有效沿计为0，两个时钟脉冲有效沿构成一个周期）、次低位（21）就是4分频，依此类推，设计非常简单。1．设计题目设计一个可输出时钟脉冲2分频、4分频、8分频和16分频信号的分频电路，并使用QuartusⅡ进行仿真

2、。2．实体的确定实体是设计外部电路的输入输出端口。根据设计题目分析，应该有1个时钟脉冲输入端和4个分频信号输出端。设时钟脉冲输入端为CLK，分频信号输出端分别为DIV2（2分频）、DIV4（4分频）、DIV8（8分频）和DIV16（16分频），数据类型都可以使用标准逻辑位类型（STD_LOGIC）。实体名为DIVF。实体的参考程序如下：ENTITYDIVFISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;DIV2,DIV4,DIV8,DIV16:OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYDIVF;3．结构体的确定结构体描述设

3、计实体内部结构和实体端口之间的逻辑关系，是实体的一个组成单元。在结构体中设计一个计数器，定义一个四位临时信号存储计数值，信号的定义需要放在结构体的声明部分。参考程序如下：ARCHITECTUREARTOFDIVFISSIGNALQ:STD_LOGIC_VECTOR(4DOWNTO0);--定义临时信号QBEGINPROCESS(CLK)BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN--判断时钟脉冲的上升沿Q<=Q+1;ENDIF;ENDPROCESS;DIV2<=Q(0);--输出2分频信号DIV4<=Q(1)

4、;--输出4分频信号DIV8<=Q(2);--输出8分频信号DIV16<=Q(3);--输出16分频信号ENDARCHITECTUREART;4．库和程序包的确定由于实体中定义的信号类型不是VHDL默认类型，需要调用IEEE库中的STD_LOGIC_1164程序包；又由于结构体中使用了运算符“+”，需要调用IEEE库中的STD_LOGIC_UNSIGNED程序包，因此在实体的前面调用IEEE库，并使用这两个程序包。参考程序如下：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.ST

5、D_LOGIC_UNSIGNED.ALL;5．波形仿真5.1.2偶数分频器偶数分频器的设计非常简单，通过计数器计数就完全可以实现。例如进行N（N为偶数）分频，就可以通过由待分频的时钟脉冲触发计数器计数，当计数器从0计数到（N／2）-1时，输出信号就进行翻转，形成半个周期，并给计数器清零，以便在下一个时钟脉冲有效沿到来时从零开始计数；当计数器又计到（N／2）-1时，输出信号再次翻转，形成另半个周期。以此循环，就可以实现任意的偶数分频。1．设计题目设计一个等占空比的六分频器，并使用QuartusⅡ进行仿真。2．实体的确定根据题目

6、要求，等占空比的六分频器应该有1个时钟脉冲输入端、1个清零端和1个分频信号输出端。设时钟脉冲输入端为CLK、清零端为RESET、分频信号输出端为DIV6，数据类型都可以使用标准逻辑位类型（STD_LOGIC）。实体名为DIVSIX。实体的参考程序如下：ENTITYDIVSIXISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;RESET:INSTD_LOGIC;DIV6:OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYDIVSIX;3．结构体的确定在结构体中设计一个计数器，由于是六分频（N=6），因此（N／2）-1=2，可定义1个信

7、号count存储计数值；由于输出方向定义为OUT的信号DIV6不能出现在赋值语句的右侧，无法描述触发器的计数状态，需要设置1个临时信号CLKTEP，信号的定义需要放在结构体的声明部分。4．库和程序包的确定由于实体中定义的信号类型不是VHDL默认类型，需要调用IEEE库中的STD_LOGIC_1164程序包；由于结构体中使用了运算符“+”，调用IEEE库中的STD_LOGIC_UNSIGNED程序包，因此需要在实体的前面调用IEEE库，并使用程序包。参考程序如下：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_11

8、64.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;5．波形仿真5.2按键输入电路5.2.1编码键盘在数字电路中，可以利用编码器实现按键键值的直接编码。将每个按键的输出信号对应连接到编码器的每个输入端，通过编码逻辑就可以在编码器的输出端得到对应每个按键的码值，称这种