eda课程设计论文(康艺).doc

大 庆 石 油 学 院课 程 设 计2009 年 7 月 10 日课 程 硬件课程设计 题 目 数字钟设计 院 系 计算机与信息技术学院 专业班级 计算机科学与技术 07-1 班 学生姓名 康艺 学生学号 070702140105 指导教师 李军 大庆石油学院课程设计任务书课程 硬件课程设计题目 数字钟设计专业 计算机科学与技术 姓名 康艺 学号 070702140105主要内容、基本要求等一、主要内容： 利用 EL 教学实验箱、微机和 QuartusⅡ软件系统，使用 VHDL 语言输入方法设计数字钟 要求可以利用层次设计方法，分为秒模块、分模块，时模块、扫描模块、LED 和扬声器编码 模块等，规定好模块与模块之间的接口，最后用原理图输入法连接各模块，将各模块合起来 联试，仿真；也可以不分模块的直接编写整个程序，最后进行调试仿真和测试。

二、基本要求： 1．掌握多位计数器相连的设计方法2．掌握十进制，六进制，二十四进制计数器的设计方法3．继续巩固多位共阴级扫描显示数码管的驱动，及编码4．掌握扬声器的驱动5．LED 灯的花样显示6．掌握 EPLD 技术的层次化设计方法 7.按照规范写出论文，要求字数在 4000 字以上，并进行答辩论文内容包括概述（学习、调研、分析、设计的内容摘要） 、EDA 技术的现状和发展趋势、对 EL 教学实验箱和 QuartusⅡ软件的掌握程度、数字钟的设计过程（包括原理图或程序设计、编译、仿真分析、 硬件测试的全过程） ，论文中含有原理图、程序、仿真波形图及其分析报告完成期限 第 20 周 指导教师 李军 专业负责人 袁满 2009 年 6 月 29 日摘 要本文介绍了利用 EL 教学实验箱和微机上的 QuartusⅡ等软件系统，使用 VHDL 语言输入方法和原理图设计数字钟VHDL 的英文全名是 Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,诞生于 1982 年1987 年底，VHDL 被 IEEE 和美国国防部确认为标准硬件描述语言 。

自 IEEE 公布了 VHDL 的标准版本，IEEE-1076（简称 87 版）之后，各 EDA 公司相继推出了自己的 VHDL 设计环境，或宣布自己的设计工具可以和 VHDL 接口此后 VHDL 在电子设计领域得到了广泛的接受，并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言1993 年，IEEE 对 VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展 VHDL 的内容，公布了新版本的VHDL，即 IEEE 标准的 1076-1993 版本， （简称 93 版） 本文简单介绍 EDA 技术的发展史、说明 QuartusⅡ的使用过程，阐述了数字钟的设计与实现的相关过程关键词： EDA（电子设计自动化） ；VHDL（硬件描述语言） ；数字钟；QuartusⅡ目录第第 1 1 章章 概概 述述...................................................................11.1 EDA 的概念 ................................................................1 1.1.1 EDA 技术及应用 ....................................................2 1.1.2 EDA 技术发展趋势 ..................................................21.2 EDA 的工作平台............................................................3 1.2.1 EDA 硬件工作平台 ..................................................3 1.2.2 EDA 的软件工作平台................................................3 第第 2 2 章章 数字钟原理图设计........................................................42.1 数字钟原理流程图：........................................................42.2 数字钟原理图：............................................................5 第第 3 3 章章 数字钟程序设计..........................................................63.1 数字钟详细分析............................................................6 3.1.2 实验原理 ..........................................................63.2 数字钟的设计过程..........................................................6 3.2.1 设计规划 ..........................................................6 3.2.2 设计说明 ..........................................................73.3 VHDL 设计 ................................................................7 3.3.1 数字钟源程序（VHDL 语言编译） .....................................7 结结 论论.........................................................................13 参考文献参考文献......................................................................14大庆石油学院硬件课程设计1第 1 章 概 述1.1 EDA 的概念EDA 是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写。

由于它是一门刚刚发展起来的新技术，涉及面广，内容丰富，理解各异，所以目前尚无一个确切的定义[1]但从 EDA 技术的几个主要方面的内容来看，可以理解为：EDA 技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计电子系统到硬件系统的一门新技术可以实现逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化，逻辑布局布线、逻辑仿真完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片[2]EDA 技术是伴随着计算机、集成电路、电子系统的设计发展起来的，至今已有30 多年的历程大致可以分为三个发展阶段20 世纪 70 年代的 CAD(计算机辅助设计)阶段：这一阶段的主要特征是利用计算机辅助进行电路原理图编辑，PCB 布同布线，使得设计师从传统高度重复繁杂的绘图劳动中解脱出来20 世纪 80 年代的QAE(计算机辅助工程设计)阶段：这一阶段的主要特征是以逻辑摸拟、定时分析、故障仿真、自动布局布线为核心，重点解决电路设计的功能检测等问题，使设计能在产品制作之前预知产品的功能与性能[3]。

20 世纪 90 年代是 EDA(电子设计自动化)阶段：这一阶段的主要特征是以高级描述语言，系统级仿真和综合技术为特点，采用“自顶向下”的设计理念，将设计前期的许多高层次设计由 EDA 工具来完成[4]EDA 是电子技术设计自动化，也就是能够帮助人们设计电子电路或系统的软件工具该工具可以在电子产品的各个设计阶段发挥作用，使设计更复杂的电路和系统成为可能在原理图设计阶段，可以使用 EDA 中的仿真工具论证设计的正确性；在芯片设计阶段，可以使用 EDA 中的芯片设计工具设计制作芯片的版图；在电路板设计阶段，可以使用 EDA 中电路板设计工具设计多层电路板特别是支持硬件描述语言的 EDA 工具的出现，使复杂数字系统设计自动化成为可能，只要用硬件描述语言将数字系统的行为描述正确，就可以进行该数字系统的芯片设计与制造[5]21 世纪将是 EDA 技术的高速发展期，EDA 技术将是对 21 世纪产生重大影响的十大技术之一 大庆石油学院硬件课程设计2硬件描述语言 : 硬件描述语言(HDL)是一种用于进行电子系统硬件设计的计算机高级语言，它采用软件的设计方法来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式。

常用硬件描述语言有 HDL、Verilog 和 VHDL 语言[6]1.1.1 EDA 技术及应用电子 EDA 技术发展迅猛，逐渐在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用在教学方面：几乎所有理工科(特别是电子信息)类的高校都开设了EDA 课程主要是让学生了解 EDA 的基本原理和基本概念、硬件描述系统逻辑的方法、使用 EDA 工具进行电子电路课程的模拟仿真实验并在作毕业设计时从事简单电子系统的设计，为今后工作打下基础具有代表性的是全国每两年举办一次的大学生电子设计竞赛活动在科研方面：主要利用电路仿真工具进行电路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品调试；将 FPGA 器件的开发应用到仪器设备中在产品设计与制造方面：从高性能的微处理器、数字信号处理器一直到彩电、音响和电子玩具电路等，EDA 技术不单是应用于前期的计算机模拟仿真、产品调试，而且也在后期的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、器件的制作过程等有重要作用可以说电子 EDA 技术已经成为电子工业领域不可缺少的技术支持[7] 1.1.2 EDA 技术发展趋势EDA 技术在进入 21 世纪后，由于更大规模的 FPGA 器件的不断推出，在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能强大的 EDA 软件不断更新、增加，使电子EDA 技术得到了更大的发展。

电子技术全方位纳入 EDA 领域，EDA 使得电子领域各学科的界限更加模糊，更加互为包容，突出表现在以下几个方面：使电子设计成果以自主知识产权的方式得以明确表达和确认成为可能；基于 EDA 工具的 ASIC 设计标准单元已涵盖大规模电子系统及 IP 核模块；软硬件 IP 核在电子行业的产业领域、技术领域和设计应用领域得到进一步确认；SoC 高效低成本设计技术的成熟随着半导体技术、集成技术和计算机技术的迅猛发展，电子系统的设计方法和设计手段都发生了很大的变化可以说电子 EDA 技术是电子设计领域的一场革命传统的“固定功能集成块十连线”的设计方法正逐步地退出历史舞台，而基于芯片的设计方法正成为现代电子系统设计的主流作为高等院校有关专业的学生和广大的电子工程师了解和掌握这一先进技术是势在必行，这不仅是提高设计效率的需要，更是时代发展的需求，只有掌握了 EDA。