基于vhdl數(shù)字時鐘設計與實現(xiàn)

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1、聶敏《基于VHDL數(shù)字時鐘的設計與實現(xiàn)》第24頁共24頁1引言隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們對時間計量的精度要求越來越高。相對機械鐘而言，數(shù)字鐘能實現(xiàn)準確計時，并顯示時，分，秒，而且可以方便，準確的對時間進行調(diào)節(jié)。在此基礎上，還可以實現(xiàn)整點報時的功能。因此，數(shù)字鐘的應用十分廣泛。所謂數(shù)字時鐘，是指利用電子電路構成的計時器。1.1課題的背景、目的電子技術是一門應用很廣，發(fā)展極為迅速的科學技術，尤其由于數(shù)字電子技術具有高抗干擾能力、更高的可靠性和便于計算機處理等特點，近年來得到更加迅速的發(fā)展，數(shù)字通訊設備、數(shù)字電視、數(shù)字照相機、數(shù)字攝象機等數(shù)字化產(chǎn)品近年如雨后春筍般大量涌現(xiàn)，數(shù)字電子技術已經(jīng)成為今

2、后電子技術發(fā)展的主要方向?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、定時啟閉電路、定時開關烘箱、通斷動力設備，甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎的。因此，研究數(shù)字鐘及擴大其應用，有著非常現(xiàn)實的意義。通過數(shù)字時鐘的設計，鞏固計算機組成原理課程，理論聯(lián)系實際，提高分析、解決計算機技術的實際問題的獨立工作能力；掌握用VH

3、DL語言編制簡單的小型模塊，學會數(shù)字鐘的設計方法，熟悉集成電路的使用方法，初步掌握電子鐘的設計方法并實現(xiàn)時間的顯示和校對，以及報時的功能，并能對數(shù)字電子鐘進行擴展。數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。1.2課程設計的內(nèi)容本課程設計實現(xiàn)一個數(shù)字時鐘，具有按秒走時功能，能夠分別顯示小時（2位24小時）、分鐘（2位）、秒（2位）。具有整點報時、時間調(diào)整功能，且能夠?qū)τ嫊r系統(tǒng)的小時、分鐘進行調(diào)整。也可設計成十二小時計時方案（AM，PM）。具有美觀、清晰、人性化的顯示界面設計，走時精度不

4、劣于±3秒/月。本課程設計采用VHDL語言，以MAXPLUSII開發(fā)工具。聶敏《基于VHDL數(shù)字時鐘的設計與實現(xiàn)》第24頁共24頁根據(jù)系統(tǒng)設計的要求，系統(tǒng)設計采用自頂向下的設計方法，可以將該系統(tǒng)中的各功能模塊細分為：秒計數(shù)模塊、分計數(shù)模塊、小時計數(shù)模塊、報警模塊、時間設置模塊和譯碼顯示模塊六個部分。聶敏《基于VHDL數(shù)字時鐘的設計與實現(xiàn)》第24頁共24頁2EDA、VHDL簡介2.1EDA簡介現(xiàn)代電子設計技術的核心就是EDA（ElectronicDesignAutomatic）技術。利用EDA技術，電子設計師可以方便地實現(xiàn)IC設計、電子電路設計和PCB設計等工作。EDA技術已有30年的發(fā)展歷程

5、?，F(xiàn)在EDA技術應用廣泛，包括在機械、電子、通信、航空航天、化工等各個領域，都有EDA的應用。無論是在產(chǎn)品設計、制造方面，還是在科研與教學方面，EDA已成為必不可少的一部分。掌握EDA技術已成為通信電子類專業(yè)的學生學習及就業(yè)的基本素質(zhì)。2.1.1EDA技術的概念??EDA技術是在電子CAD技術基礎上發(fā)展起來的通用軟件系統(tǒng)，是指以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果，進行電子產(chǎn)品的自動設計。??EDA設計可分為系統(tǒng)級、電路級和物理實現(xiàn)級。物理級設計主要指IC版圖設計，一般由半導體廠家完成；系統(tǒng)級設計主要面對大型復雜的電子產(chǎn)品；而一般民用及教學所涉及基

6、本是電路級設計。我們常用的EDA軟件多屬于電路級設計。電路級設計工作，是在電子工程師接受系統(tǒng)設計任務后，首先確定設計方案，并選擇合適的元器件，然后根據(jù)具體的元器件設計電路原理圖，接著進行第一次仿真。其中包括數(shù)字電路的邏輯模擬、故障分析、模擬電路的交直流分析、瞬態(tài)分析等。這一次仿真主要是檢驗設計方案在功能方面的正確性。仿真通過后，根據(jù)原理圖產(chǎn)生的電氣連接網(wǎng)絡表進行PCB板的自動布局布線，有條件的還可以進行PCB后分析。其中包括熱分析、噪聲及竄擾分析、電磁兼容分析、可靠性分析等，并可將分析后的結果參數(shù)反饋回電路圖，進行第二次仿真，也稱作后仿真。后仿真主要是檢驗PCB板在實際工作環(huán)境中的可行性。?

7、2.1.2EDA技術的歷史與發(fā)展??EDA技術發(fā)展歷程大致可分為三個階段。20世紀70年代為計算機輔助設計(CAD)階段，人們開始用計算機取代手工操作進行IC版圖編輯、PCB布局布線。80年代為計算機輔助工程(CAE)階段。與CAD相比，CAE除了有純粹的圖形繪制功能外，又增加了電路功能分析和結構設計，并且通過電氣連接網(wǎng)絡表將兩者結合在一起，實現(xiàn)了工程設計。20世紀90年代為電子系統(tǒng)設計自動化(EDA)階段，