EDA技術(shù)及應(yīng)用實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院ED般術(shù)及應(yīng)用實(shí)訓(xùn)報(bào)告學(xué)號(hào)1252學(xué)0301姓名指導(dǎo)教師：覃琴2014 年4月29日實(shí)訓(xùn)題目：數(shù)字日歷電路1系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)要求1.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)(1)用Verilog HDL 語(yǔ)言設(shè)計(jì)出能夠在 EDA實(shí)訓(xùn)儀的I/O設(shè)備和PLD芯片實(shí)現(xiàn)的數(shù)字 日歷。(2)數(shù)字日歷能夠顯示年、月、日、時(shí)、分和秒。(3)用EDA實(shí)訓(xùn)儀上的8只八段數(shù)碼管分兩屏分別顯示年、月、日和時(shí)、分、秒，即在 一定時(shí)間段顯示年、月、日(如20140101),然后在另一時(shí)間段顯示時(shí)、分、秒(如010101099),兩個(gè)時(shí)間段能自動(dòng)倒換。(4)數(shù)字日歷具有復(fù)位和校準(zhǔn)年、月、日、時(shí)、分、秒的按鈕，但校年和

2、校時(shí)同用一個(gè) 按鈕，即在顯示年、月、日時(shí)用此按鈕校年，在顯示時(shí)、分、秒時(shí)則用此按鈕校時(shí)。(5)體現(xiàn)創(chuàng)新部分1.1.2 性能指標(biāo)要求1 )數(shù)字電路能夠在一定的時(shí)間顯示切換的功能，并且能手動(dòng)校準(zhǔn)年月日和時(shí)分秒2 )具有復(fù)位和進(jìn)位的功能3 )能起到提示的作用，如鬧鐘或亮彩燈等。1.2設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)框圖1.2.1 設(shè)計(jì)思路如圖1.2.2所示1 ) EDA實(shí)訓(xùn)箱上的功能有限，可以用到的有8支數(shù)碼管和12個(gè)lED燈。年、月、日和時(shí)、分、秒可以通過(guò)數(shù)碼管顯示，年月日和時(shí)分秒的切換可以通過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)控制，校正可 以通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)。2 )輸入的秒脈沖由 DEA實(shí)訓(xùn)儀上的20MHZ1振經(jīng)過(guò)分頻得到， 秒脈沖經(jīng)過(guò)60分

3、頻后產(chǎn)生 1分鐘脈沖信號(hào)，在經(jīng)過(guò) 60分頻后產(chǎn)生1小時(shí)的脈沖信號(hào)，最后進(jìn)行 24分頻，得到1天的 脈沖送24進(jìn)制的cout輸出。在將兩個(gè)60分頻和一個(gè)24分頻的輸出送到送到數(shù)碼管的譯 碼器輸入端，得到 24小時(shí)的計(jì)時(shí)顯示結(jié)果。由此得到數(shù)字日歷的計(jì)時(shí)器模塊。1.2.2設(shè)計(jì)框圖20MHZ晶振tncoutnt二十四進(jìn)制 計(jì)數(shù)器（時(shí)）六十進(jìn)制計(jì) 數(shù)器（分）校時(shí)電路圖1.2.2數(shù)字鐘的原理框圖2各個(gè)模塊程序的設(shè)計(jì)2.1圖1 1HZ秒脈沖的分頻模塊元件符號(hào)- I I M I » ! I I h,設(shè)計(jì)一個(gè)輸出頻率為1HZ2.忙n輸隊(duì)的秒脈沖由EDA災(zāi)訓(xùn)儀上的20MHz晶振經(jīng)過(guò)分頻得到的秒脈中圖1是

4、1HZ秒M沖的分頻模塊元件符號(hào)I- elk q7.O 4 1I-I- = clrn cout j2.2圖2是cnt24與cnt60模塊設(shè)計(jì)的元件符號(hào) | g /"|“ 4 I +F .*，；cnt24i- elk q7.OIi- elm coutc 9¥¥B SV-* E !¥-* BH "V ! av-re 9¥V !-«!«! 9*VB SY" ! W BB h ；cnt605； elk q7.Oi* * ) elm cout i inst7;: *、m waiia ，i 一«/ i v、W

5、 iv*，i » m M «* inst8| ¥«1 q I 電 R 電、 +A I4 I W |fl圖2 t24與cnt60模塊的元件符號(hào)2.3 圖3是計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)原理圖clk 秒時(shí)鐘輸入端，clrn清除輸入端，低電平有效；jm、jf 、js分別是校秒、校分和 校時(shí)的輸入端，下降沿有效；qm7.0、qf7.0和qs7.0分別是秒、分、和時(shí)的輸出端；cout是“天"脈沖輸出端。2.4 數(shù)字日歷電路的設(shè)計(jì)數(shù)字電路原理圖包括包括計(jì)時(shí)器模塊（jsq）、年月日模塊（nyr2014 ）、控制模塊（cour ）、校時(shí)選擇模塊（xs_6）、顯示選擇模塊（mux

6、_16）和流水燈（LED）提示模塊。圖4是數(shù)字日?qǐng)D4是數(shù)字日歷設(shè)計(jì)的原理圖2.5 控制模塊的設(shè)計(jì)圖5是控制模塊的元件符號(hào)二I, Bl I 出 contr:inst24圖5控制模塊的元件符號(hào)clk 是1s時(shí)鐘輸入端;k1和k2是控制輸入端，k是控制輸出端。k1k2=00或11時(shí)是自動(dòng) 顯示模塊，控制數(shù)碼器用 8s鐘時(shí)間顯示年月日8s顯示時(shí)分秒，k1k2=01時(shí)僅控制顯示時(shí)分 秒，同時(shí)用j1、j2、j3校秒、校分和校時(shí)，k1k2=10時(shí)，僅顯示年、月、日，同時(shí)用 j1、 j2、j3校年、校月和校日。2.6 校時(shí)選擇模塊的設(shè)計(jì)校時(shí)選擇模塊的元件符號(hào)如圖 6所示。k是控制輸入端，k=0是，控制將校時(shí)按

7、鈕j1、j2 和j3的信號(hào)分別分別送到計(jì)時(shí)器模塊的 jm、jf、js,k=1時(shí)校時(shí)按鈕j1、j2、j3的信號(hào)分 別送到年月日模塊的jr、jy、jn。圖8流水燈提示模塊的元件符號(hào)圖6校時(shí)選擇模塊的元件符號(hào)2.7 顯示選擇模塊圖7是顯示選擇模塊的元件符號(hào)。k是控制輸入端，K=0時(shí)，控制將計(jì)時(shí)器模塊送來(lái)的qm7.0 、qf7.0、和qs7.0狀態(tài)信號(hào)送到數(shù)碼管顯示。k=1時(shí)將年月日送來(lái)的qr7.0、qy7.0 、qn7.0狀態(tài)信號(hào)送到數(shù)碼管顯示。：mux 16l qE7.o qf|7 ,0 qs7.O1 qr7Q qyir -°l *qn15. .0=in5t4圖7顯示選擇模塊的元件符號(hào)2

8、.8 流水燈提示模塊的設(shè)計(jì)圖8是流水燈提示模塊的元件符號(hào)。clk是一秒鐘車入端，K是控制輸入端，qy7.0（月）、qr7.0（日）是狀態(tài)信號(hào)送到數(shù)碼管顯示。qo11.0是輸出的流水燈3調(diào)試過(guò)程當(dāng)數(shù)字日歷得所有模塊編譯成功后我首次下載到實(shí)訓(xùn)箱上時(shí)，它并不能實(shí)現(xiàn)進(jìn)位的功能，經(jīng)調(diào)整。數(shù)字日歷的各基本功能通實(shí)現(xiàn)后，在其基礎(chǔ)上新增了彩燈控制模塊。經(jīng)過(guò)逐條編寫和更正。程序最終通過(guò)編譯并能順利下載到實(shí)訓(xùn)箱上進(jìn) 行驗(yàn)證。4功能測(cè)試4.1 測(cè)試儀器與設(shè)備EDA實(shí)訓(xùn)箱4.2 性能指標(biāo)測(cè)試當(dāng)所設(shè)定的生日到時(shí)流水燈能順利的實(shí)現(xiàn)該提示功能，不過(guò)自動(dòng)顯示模塊還是沒(méi)能很準(zhǔn)確的進(jìn)行累加，該功能的延時(shí)時(shí)間超出了設(shè)計(jì)的時(shí)間。5實(shí)

9、訓(xùn)心得體會(huì)從陌生到熟悉，我基本上的摸清了QuartusII9.0 的用法。并逐漸掌握了 verilog HDL語(yǔ)言的規(guī)則。并能編寫簡(jiǎn)單的程序。經(jīng)過(guò)查找資料和各個(gè)老 師的耐心指導(dǎo)。我完成了數(shù)字日歷電路的設(shè)計(jì)。不僅添加了創(chuàng)新部分，還在 EDA實(shí)訓(xùn)儀上成功實(shí)現(xiàn)了它的彩燈旋轉(zhuǎn)功能。并用一個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)控制燈的 亮滅。記得剛開(kāi)始拿到實(shí)訓(xùn)課題時(shí)，我那一臉的茫然，不知從哪兒入手。來(lái) 回跑了圖書館好幾趟，最后跟著舍友起步。從編寫代碼開(kāi)始，經(jīng)編譯后逐個(gè) 查找錯(cuò)誤并糾正。幾番波折，最終完成了數(shù)字日歷的設(shè)計(jì)和添加了創(chuàng)新功能。通過(guò)此次EDA實(shí)訓(xùn)我熟練的掌握了 QuartusII9.0軟件，并能通過(guò)波形仿 真更加透徹的掌

10、握了程序與該設(shè)計(jì)。從編程到生成元器件再到波形仿真和成功下 載，給我的最大體會(huì)是一步一個(gè)腳印，付出總會(huì)有回報(bào)的。6參考文獻(xiàn)1 EDA支術(shù)與應(yīng)用江國(guó)強(qiáng)2 EDA術(shù)與verilog 設(shè)計(jì)王金明冷自強(qiáng)附錄附錄1:仿真波形圖（部分模塊）cnt24模塊仿真波形圖nyr模塊仿真波形圖else cout=0;end附錄2:程序清單2.1 分頻器模塊module s_1 ( clk,cout);input clk;reg 24:0 q;output reg cout;always (posedge clk)beginif (q=20000000-1) q=0; /1selse q=q+1;if(q<=10

11、000000-1) cout=1; /0.5selse cout=0;endEndmodule2.2 t24計(jì)數(shù)器源程序module t24(clk,clrn,j,q,cout); /clk秒時(shí)鐘輸入端，clrn 清除輸入端，cout "天"脈沖輸出端input clk,clrn,j;/j校時(shí)輸入端，output reg 7:0 q;output reg cout;always (posedge clkAj or negedge clrn) /j與時(shí)鐘輸入端 clk 異或就可以達(dá)到校時(shí)的作用beginif (clrn) q=0;/低電平有效else beginif (q=&

12、#39;h23) q=0;else q=q+1;if (q3:0='ha) beginq3:0=0; q7：4=q7:4+1; endif (q='h23) cout=1;end endmodule2.3 t60計(jì)數(shù)器源程序module t60(clk,clrn,j,q,cout);input clk,clrn,j;output reg 7:0 q;output reg cout;always (posedge clkAj or negedge clrn) beginif (clrn) q=0;else beginif (q='h59) q=0;else q=q+1;i

13、f (q3:0='ha) beginq3:0=0; q7:4=q7:4+1; endif (q='h59) cout=1;else cout=0;endendendmodule2.4 年月日模塊module nyr2014(clrn,clk,jn,jy,jr,qn,qy,qr);input clrn,clk,jn,jy,jr;output 15:0 qn;output 7:0qy,qr;reg 15:0 qn;reg7:0 qy,qr;reg clkn,clky;reg7:0 date;regclknl, clkn2 , clkn3;initial begin clkn1=1;

14、 clkn2=2 ; clkn3=1;endinitial begin qn='h2000;qy=1;qr=1;endalways (posedge (ckjr) or negedge clrn)beginif (clrn) qr=1;else beginif (qr=date) qr=1;else qr=qr+1;if (qr3:0='ha) beginqr3:0=0; qr7:4=qr7:4+1; endif (qr=date) clky=1;else clky=0;endendalways (posedge clkyAjy or negedge clrn)beginif

15、(clrn) qy=1;else beginif (qy='h12) qy=1;else qy=qy+1;if (qy3:0='ha) beginqy3：0=0； qy7：4=qy7:4+1; endif (qy='h12) clkn=1;else clkn=0;endendalwaysbegincase(qy)'h01: date='h31;'h02: beginif (qn/4=0)&(qn/100!=0)|(qn/400=0) date='h29;'h03: date='h31;else date='

16、h28;end'h04: date='h30;'h05: date='h31;'h06: date='h30;'h07: date='h31;'h08: date='h31;'h09: date='h30;'h10: date='h31;'h11: date='h30;'h12: date='h31;default :date='h30;endcaseendalways (posedge (clknAjn) or negedge clrn) b

17、eginif (clrn) qn3:0=0;else begin if (qn3:0=9) qn3:0=0;else qn3:0= qn3:0+1;if (qn3:0=9) clkn1=0;else clkn1=1;endendalways (posedge clknl or negedge clrn)beginif (clrn) qn7:4=0;else begin if (qn7:4=9) qn7:4=0;else qn7:4=qn7:4+1;if (qn7:4=9) clkn2=0;else clkn2=1;endendalways (posedge clkn2 or negedge c

18、lrn)beginif (clrn) qn11:8=0;else begin if (qn11:8=9) qn11:8=0;else qn11:8= qn11:8+1;if (qn7:4=9) clkn3=0;else clkn3=1;endendalways (posedge clkn3 or negedge clrn) beginif (clrn) qn15:12=2;else if (qn15:12=9) qn15:12=0;else qn15:12= qn15:12+1;endEndmodule是控制輸入端是，控制將校時(shí)按鈕j1、j2和j3的信號(hào)分別分時(shí)校時(shí)按鈕j1、j2、j3的信號(hào)分

19、別送到年月日2.5 校時(shí)選擇模塊module xs_6(k,jm,jf,js,jr,jy,jn,j1,j2,j3); /kinput k,j1,j2,j3;output reg jm,jf,js,jr,jy,jn;alwaysBeginif (k=0) jm,jf,js=j1,j2,j3;/k=0別送到計(jì)時(shí)器模塊的jm、jfelse jr,jy,jn=j1,j2,j3;/k=1模塊的jr、jy、jnendEndmodule2.6 顯示選擇模塊的設(shè)計(jì)module mux_16(k,qm,qf,qs,qr,qy,qn,q);input k;kqn狀態(tài)信號(hào)送到數(shù)碼管顯示input7:0 qm,qf,

20、qs,qr,qy;input15:0 qn;output reg 31:0 q;alwaysbeginif(k=0) beginq31:24=0;q23:0=qs,qf,qm;end else q=qn,qy,qr;endendmodule是控制輸入端，k=1時(shí)將年月日送來(lái)的qr、qy、2.7控制模塊源程序module contr(clk,k1,k2,k); clk input clk,k1,k2;output reg k;kreg3:0 qc;reg rc;always (posedge clk)beginqc=qc+1;if (qc<8)rc=0;else rc=1;case(k1,k2)0:k=rc;k1k2=00間顯示年月日8s顯示時(shí)分秒1:k=0;k1k2=01校分和校時(shí)2:k=1;k1k2=10年、校月和校日3:k=rc;11是1s時(shí)鐘輸入端;k1和k2是控制輸入端是控制輸出端或11時(shí)是自動(dòng)顯示模塊， 控制數(shù)碼