毕业设计（论文）-基于fpga的电子钟设计

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1、长春理工大学毕业论文目录第一章绪论1第二章可编程逻辑器件概述及设计方案22.1CPLD/FPGA概述及VHDL语言的特点22.2可编程逻辑器件的分类和发展历程42.3EPF10K10LC84-4芯片简介52.4电子时钟的设计方案6第三章系统电路设计73.1总体设计73.2显示电路设计93.2.1分频器电路103.2.2扫描电路电路123.2.3BCD码多路选择器133.2.4BCD译码器143.2.5位选码电路153.3电子时钟计数器电路设计163.3.1秒和分计数器设计163.3.2小时计数器设计18总结24参考文献25致谢2625--长春理工大

2、学毕业论文第一章绪论时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几

3、乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能更进一步，产品更新换代的节奏也越来越快。现代电子设计技术的核心是EDA(ElectronicDesignAutomation)技术。EDA技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL(HardwareDescriptionLanguage)为系统逻辑描述手段完成的设计文件。20世纪80年代末，出现了FPGA（FieldProgrammableGateArray）,CAE和CAD技术的应用更为广泛，它们在PCB设计的原理

4、图输入，自动布局布线及PCB分析，以及逻辑设计、逻辑仿真、布尔综合和化简等方面担任了重要的角色，为电子设计自动化必须解决的电路建模、标准文档及仿真测试奠定了基础。硬件描述语言是EDA技术的重要组成部分，VHDL是作为电子设计主流硬件的描述语言。本论文就是应用VHDL语言来实现秒表的电路设计。VHDL语言是标准硬件描述语言，它的特点就是能形式化抽象表示电路结构及行为，支持逻辑设计中层次领域的描述，借用了高级语言的精巧结构简化电路描述，具有电路模拟与验证及保证设计的正确性，支持电路由高层向低层的综合变换，便于文档管理，易于理解和设计重用。本课题选用了A

5、ltera公司的FPGA产品并以其专门开发软件为平台，运用VHDL硬件描述语言设计一个电子时钟。CPLD/FPGA以高集成度、高速度和高可靠性而著称，运用FPGA进行产品开发，其开发周期短，投资风险小，产品上市速度快，决定其有着无比的市场前景，是现代EDA技术中广泛运用的硬件。该系统通过VHDL语言和原理图混合应用的方式来实现电子时钟的设计，并下载到硬件之中进行验证。我们将电子时钟的设计分成了四大模块，分别是时间计数器模块；键盘控制模块；显示电路模块和时间调整模块。本次设计主要让我们掌握CPLD/FPGA的研发过程，掌握VHDL语言的编程思想及过程

6、，以及电子时钟基本功能和实现的基本原理。25--长春理工大学毕业论文第二章可编程逻辑器件概述及设计方案可编程逻辑器件PLD（ProgrammableLogicDevice）是20世纪70年代发展起来的一种新的集成器件。PLD是大规模集成电路技术发展的产物，是一种半定制的集成电路，结合计算机的软件技术（EDA技术）可以快速、方便地构建数字系统。2.1CPLD/FPGA概述及VHDL语言的特点1、CPLD/FPGA概述不论是简单的还是复杂的数字系统都是由基本门来构成的，如与门、或门、非门、传输门等。人们发现，不是所有的基本门都是必须的，如用与非门单一基

7、本门就可以构成其他的基本门。任何的组合逻辑函数都可以化为“与—或”表达式。即任何的组合电路（需要提供输入信号的非信号），可以用“与门—或门”二级电路实现。同样，任何时序电路都可由组合电路加上存储元件，即锁存器、触发器、RAM构成的。由此人们提出了一种可编程电路结构，即乘积项逻辑阵列结构。当然，“与—或”结构组成的PLD器件的功能比较简单。此后，人们又从ROM工作原理、地址信号与输出数据间的关系以及ASIC的门阵列法中获得启发，构造另外一种可编程的逻辑结构，那就是SRAM查表的方式，并使用多个查找表构成了一个查表阵列，称为可编程门阵列（Program

8、mableGateArray）。可编程逻辑器件的两种主要类型是现场可编程门阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）