电子设计自动化技术.doc

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1、《电子设计自动化》课程设计指导一、任务题目：基于FPGA的数字钟系统设计二、目的：（1）使学生增进对EDA技术的感性认识，加深对EDA理论方面的理解。（2）使学生掌握XILINXFPGA结构、原理和应用方法。（3）使学生能够应用Verilog语言和EDA软件进行电子系统的设计。（4）培养学生查阅工程设计手册和资料的初步能力，使得学生能基本掌握数字系统的现代化设计方法和手段。是对学生EDA技术应用能力、自主学习能力和创新设计能力的综合培养。三、现有条件：（1）PC机一台。（2）XilinxSpartan-3LCFPGA开发板、下载线及电源一套。（3）扩

2、展板及电源一套。（4）ISE10.1开发工具。三、设计要求（1）设计一个能进行年、月、日、时、分、秒计时的二十四小时制的数字钟，将时刻显示在液晶屏上；并且能够对年、月、日、小时、分钟和秒进行手动调节以校准时间，每逢整点，产生发光报时。（必选）（2）具有定时与闹钟功能，能在设定的时间给出提示（发光管亮）。（3）具有秒表功能。四、系统说明（1）Spartan-3LC开发板结构图如下：XC3S400-4PQ208CJTAGPlatformFlash50MHzClockClockSocketPushSwitchesVoltageRegulators(1.2V

3、,2.5V,3.3V)DIPSwitches7-SegmentLEDDisplayUserLEDsSerialPort(DB9F)SerialPort(DB9M)UserI/OPinP160Connectors424各个设备与FPGA引脚的连接如下表：信号名Spartan-3针脚号指示说明CLK_50MP184Input输入50MHz振荡器PUSH1P22Input用户按键1，“down”为“0”PUSH2P24Input用户按键2，“down”为“0”DIP1P26Input用户开关1，“ON”为“0”DIP2P27Input用户开关2，“ON”为

4、“0”DIP3P28Input用户开关3，“ON”为“0”DIP4P29Input用户开关4，“ON”为“0”LED1P20Output发光管1,“0”时亮LED2P21Output发光管2,“0”时亮LED3P18Output发光管3,“0”时亮LED4P19Output发光管4,“0”时亮（2）扩展板结构图如下：UserI/OPinA/DDI（4）Keyboard（2*8）VoltageRegulators(5V)D/ADO（3）7219LCD7-SegmentLED74LS13823823各个设备与FPGA引脚的连接如下表（原理图见E:FPG

5、A）：信号名Spartan-3针脚号指示说明Keyin1P114Input键盘的行输入信号1，“0”有键按下Keyin1P113Input键盘的行输入信号2，“0”有键按下Keyout1P107Output键盘的列输出扫描信号1Keyout2P108Output键盘的列输出扫描信号2Keyout3P109Output键盘的列输出扫描信号3SidP146OutputLCD的地址/数据/命令输入端SCLKP148OutputLCD的时钟输入端（f<500KHz）Do1P46Output发光管1，“1”时亮Do2P48Output发光管2，“1”时亮Do

6、3P50Output发光管3，“1”时亮（3）LCM12864ZK是中文液晶显示模块，液晶屏幕为128*64，可显示四行，每行可显示8个汉字，16个ASCII码。硬件接口采用的是串行接口数据传输模式，模块的同步时钟线（SCLK）具有独立的操作，但是当有连续多个指令需要被传输，必须确实等到一个指令完全执行完成才能传送下一笔资料，因为模块内部并没有传送/接收缓冲区。其工作时序图如下：从一个完整的串行传输流程来看，一开始先传输起始位，它需先接收到五个连续的“1”（同步位串）在起始位元组，此时传输计数将被重置并且串行传输将被同步，再跟随的二个BIT分别指定传

7、输方向位（RW）及暂存器选择位（RS），最后第八位则为“0”。在接收到起始位元组后，每个指令/数据将分为二组接收到：较高4位元（DB7-DB4）的指令资料将会被放在第一组的LSB部分，而较低4位元（DB3-DB0）的指令资料则会被放在第二组的LSB部分，至于相关的另四位则都为0。用户命令可参照LCMxxZKuser使用说明书(见E:FPGA),使用时主要涉及以下命令：Interface=2’h30//（8位控制界面，基本指令集）Open=2’h0c//(开屏)Move=2’h06//(在资料的读取与写入时，设定光标的右移)Address(地址)=

8、2’h80-2’h87(第一行),2’h90-2’h97(第二行),2’h88-2’h8f(第三行),2’h