基于fpga定时器设计与实现

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1、基于FPGA定时器设计与实现[摘要]本设计是基于FPGA的多功能定时器的设计，该设计采用Altera公司的CycloneⅡEP2C8Q208C88N做为核心处理器件，系统由分频模块、计数模块、动态译码模块组成。在QuartusⅡ9.0的设计环境下，以VHDL硬件描述语言来实现它的功能描述，经编译和仿真所设计的程序后，在可编程逻辑器件上下载验证，最后通过多位数码管动态的显示出计时结果。该多功能定时器具有定时和秒表两种功能，最大定时和计时时间是23小时59分59秒，并且具有清零、暂停、置数、报警等功能，该设计稳定性好，可移植性强，具有很好的实用性。[关键字]多功能；定时器；秒表；硬件描述语

2、言Multi-functionTimerBasedonFPGA[Abstract]ForthemultifunctionaltimerdesignofFPGAbasedonCycloneⅡEP2C8Q208C88NofAlteraCo.asitscoreprocessor.Thesystemconsistsofcountingmodule,frequencysegmentationmoduleandthedynamicdecodingmodule.ItadoptstheVHDLtorealisethehardwarefunctionsintheenvironmentoftheQuart

3、usⅡ9.0.Aftercompilingandsimulation,theprogramisdownloadandverificatedbytheprogrammablelogicdevice,andfinillythetimingresultscanbedisplyedthroughthedynamicdigitaltube.Themultifunctionaltimerhastwofunctions,timingandastopwatch.Themaximumtimingis23hours59points59seconds,Ithasthefunctionsofresetingn

4、umbers,pausing,settingnumbersandalarmingaswell.Thisdesignhasgoodstability,strongportability,andhighpracticability.[Keywords]multi-function;timer;stopwatch;VHDL目录引言11方案论证21.1设计方案一21.2设计方案二21.3方案选择22设计原理及方法42.1多功能定时器系统框图42.2设计方法选择42.3多功能定时器设计流程53器件及开发环境63.1器件介绍63.2开发环境及描述语言64各模块设计过程84.1分频模块84.2分频模

5、块仿真94.3计数电路模块104.4计数模块仿真114.5动态译码模块134.6动态显示译码模块仿真144.7各模块电路综合155外围硬件电路设计165.1按键控制电路165.2数码管驱动显示电路165.3蜂鸣器报警电路175.4硬件电路整体搭建176调试过程186.1管脚分配186.2下载调试186.3调试过程197结束语20致谢21参考文献22附录23附录A实物图23附录B元器件清单24附录C设计的全部程序代码25附录D外文文献及翻译32引言基于FPGA定时器设计与实现主要依靠电子设计自动化即EDA技术。EDA是ElectronicDesignAutomation的缩写，在20世纪

6、60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助测试（CAT）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。自20世纪70年代兴起至今，此技术已发展的相当成熟，对它的研究主要取决于软件平台和可编程器件。EDA技术应用过程以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。电子设计自动化（EDA）的实现是与FPGA技术的迅速发展息息相关的。当今，FPGA产品正向功能多元化、体积最小化、功耗最低化的方向发展。

7、并且，随着大规模现场可编程逻辑器件的发展，系统设计进入片上可编程系统（SOPC）的新纪元，芯片朝着高密度、低压、低功耗方向挺进。另外，国际各大公司都在积极扩充其IP库，以优化的资源更好的满足用户的需求，扩大市场。特别是引人注目的所谓FPGA动态可重构技术的开拓，将推动数字系统设计观念的巨大转变。综上所述，我们可以看到在新世纪，EDA技术正在向着超高速、高密度、低功耗、低电压方向发展。在设计方面继续向SOPC方向迈进，并且随着开发软件的发展，比如