课程设计(论文)-基于vhdl数字时钟的设计与实现

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1、《基于VHDL数字时钟的设计与实现》第24页共24页1引言随着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。相对机械钟而言,数字钟能实现准确计时,并显示时,分,秒,而且可以方便,准确的对时间进行调节。在此基础上,还可以实现整点报时的功能。因此,数字钟的应用十分广泛。所谓数字时钟,是指利用电子电路构成的计时器。1.1课题的背景、目的电子技术是一门应用很广,发展极为迅速的科学技术,尤其由于数字电子技术具有高抗干扰能力、更高的可靠性和便于计算机处理等特点,近年来得到更加迅速的发展,数字通讯设备、数字电视、数字照相机、数字摄象机等数字化产品近年如雨后春笋般大量涌现,数字

2、电子技术已经成为今后电子技术发展的主要方向。现代电子产品几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进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。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报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备,甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为基础的。因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。通过数字时钟的设计,巩固计算机组成原理课程,理论联系实际,提高分析、解决计算机

3、技术的实际问题的独立工作能力;掌握用VHDL语言编制简单的小型模块,学会数字钟的设计方法,熟悉集成电路的使用方法,初步掌握电子钟的设计方法并实现时间的显示和校对,以及报时的功能,并能对数字电子钟进行扩展。数字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,且无机械装置,具有更更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。1.2课程设计的内容本课程设计实现一个数字时钟,具有按秒走时功能,能够分别显示小时(2位24小时)、分钟(2位)、秒(2位)。具有整点报时、时间调整功能,且能够对计时系统的小时、分钟进行调整。也可设计成十二小时计时方案(

4、AM,PM)。具有美观、清晰、人性化的显示界面设计,走时精度不劣于±3秒/月。本课程设计采用VHDL语言,以MAXPLUSII开发工具。《基于VHDL数字时钟的设计与实现》第24页共24页根据系统设计的要求,系统设计采用自顶向下的设计方法,可以将该系统中的各功能模块细分为:秒计数模块、分计数模块、小时计数模块、报警模块、时间设置模块和译码显示模块六个部分。《基于VHDL数字时钟的设计与实现》第24页共24页2EDA、VHDL简介2.1EDA简介现代电子设计技术的核心就是EDA(ElectronicDesignAutomatic)技术。利用EDA技术,电子设计师可以方便地

5、实现IC设计、电子电路设计和PCB设计等工作。EDA技术已有30年的发展历程。现在EDA技术应用广泛,包括在机械、电子、通信、航空航天、化工等各个领域,都有EDA的应用。无论是在产品设计、制造方面,还是在科研与教学方面,EDA已成为必不可少的一部分。掌握EDA技术已成为通信电子类专业的学生学习及就业的基本素质。2.1.1EDA技术的概念  EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的通用软件系统,是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果,进行电子产品的自动设计。  EDA设计可分为系统级、电路级和物理实现级。物理级设计主要指

6、IC版图设计,一般由半导体厂家完成;系统级设计主要面对大型复杂的电子产品;而一般民用及教学所涉及基本是电路级设计。我们常用的EDA软件多属于电路级设计。电路级设计工作,是在电子工程师接受系统设计任务后,首先确定设计方案,并选择合适的元器件,然后根据具体的元器件设计电路原理图,接着进行第一次仿真。其中包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析、瞬态分析等。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。仿真通过后,根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线,有条件的还可以进行PCB后分析。其中包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析、可靠性分析等

7、,并可将分析后的结果参数反馈回电路图,进行第二次仿真,也称作后仿真。后仿真主要是检验PCB板在实际工作环境中的可行性。 2.1.2EDA技术的历史与发展  EDA技术发展历程大致可分为三个阶段。20世纪70年代为计算机辅助设计(CAD)阶段,人们开始用计算机取代手工操作进行IC版图编辑、PCB布局布线。80年代为计算机辅助工程(CAE)阶段。与CAD相比,CAE除了有纯粹的图形绘制功能外,又增加了电路功能分析和结构设计,并且通过电气连接网络表将两者结合在一起,实现了工程设计。20世纪90年代为电子系统设计自动化(EDA)阶段,同时又出现了

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