基于fpga的數(shù)字秒表設(shè)計new

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1、基于FPGA的數(shù)字秒表設(shè)計摘要：該設(shè)計是用于體育比賽的數(shù)字秒表,基于FPGA在QuartusII9.0sp2軟件下應(yīng)用VHDL語言編寫程序,采用ALTRA公司CycloneII系列的EP2C8Q208芯片進行了計算機仿真，并給出了相應(yīng)的仿真結(jié)果。本設(shè)計有效的克服了傳統(tǒng)的數(shù)字秒表的缺點采用EDA技術(shù)采取自上而下的設(shè)計思路。繪制出了具體的邏輯電路，最后又通過硬件上對其進行調(diào)試和驗證。該電路能夠?qū)崿F(xiàn)很好的計時功能,計時精度高，最長計時時間可達一個小時。關(guān)鍵字：數(shù)字秒表；EDA；FPGA；VHDL；QuartusIIThedesignofdigitalst

2、opwatchbasedonFPGAAbstract：ThisdesignisadigitalstopwatchwhichisusedforathleticcontestsandisbasedonFPGAusingVHDLlanguagetowriteprograminQuartusIIsoftware,adoptingEP2C8Q208chipofCycloneIIseriesofALTRAcompanyforcomputersimulationandatthesametimeshowingthecorrespondingsimulationre

3、sult.Thisdesigneffectivelyovercomesthetraditionaldigitalstopwatchweaknessesandtakesatop-downapproachtodesign.Drawoutaparticularlogiccircuits,andfinallypassthecircuitstothehardwaretodebugandverifyit.Thiscircuitisabletocarryoutexcellenttimingfunction,hashightimingprecision,andth

4、elongesttimingtimecouldreachanhour.KeyWords:Digitalstopwatch；EDA；FPGA；VHDL；MAXPlusⅡ引言數(shù)字秒表是日常生活中比較常見的電子產(chǎn)品，其設(shè)計也是EDA技術(shù)中最基本的設(shè)計實驗之一[1]。當(dāng)今社會是數(shù)字化的社會,是數(shù)字集成電路廣泛應(yīng)用的社會。數(shù)字集成電路本身在不斷進行更新?lián)Q代,隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,設(shè)計與制造集成電路的任務(wù)已不完全由半導(dǎo)體廠商來獨立承擔(dān)。系統(tǒng)設(shè)計師更愿意自己設(shè)計專業(yè)集成電路(ASIC)芯片,而且希望設(shè)計周期盡可能短,最好在實驗室里就能設(shè)計出合適的ASIC芯片并且

5、立即投入實際應(yīng)用之中，因而出現(xiàn)了現(xiàn)場可編程器件[2]（FPLD）?，F(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）即屬其中應(yīng)用最廣泛的一種。超高速硬件描述語言VHDL，是對數(shù)字系統(tǒng)進行抽象的行為與功能描述到具體的內(nèi)部線路結(jié)構(gòu)描述，利用EDA工具可以在電子設(shè)計的各個階段、各個層次進行計算機模擬驗證，保證設(shè)計過程的正確性，可大大降低設(shè)計成本，縮短設(shè)計周期[3]27。本文介紹的數(shù)字秒表，利用基于VHDL的EDA設(shè)計工具，采用大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA，通過設(shè)計芯片來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。給出了頂層電路圖,和各模塊的設(shè)計.增加了消除抖動的控制方法,消除了開關(guān)按鍵的機械抖動.通過編輯

6、、編譯和器件編程,并將編程器文件下載到SE-5型EDA實驗開發(fā)板上[4],經(jīng)實際電路測試驗證,達到了預(yù)期的設(shè)計要求,顯示結(jié)果準(zhǔn)確無誤。⒈概述在科技高度發(fā)展的今天，集成電路和計算機應(yīng)用得到了高速發(fā)展。尤其是計算機應(yīng)用的發(fā)展。它在人們?nèi)粘Ｉ钜阎饾u嶄露頭角。大多數(shù)電子產(chǎn)品多是由計算機電路組成，如：手機、mp3等。而且將來的不久他們的身影將會更頻繁的出現(xiàn)在我們身邊。各種家用電器多會實現(xiàn)微電腦技術(shù)。電腦各部分在工作時多是一時間為基準(zhǔn)的。本文就是基于計算機電路的時鐘脈沖信號、狀態(tài)控制等原理設(shè)計出的數(shù)字秒表[1]。秒表在很多領(lǐng)域充當(dāng)一個重要的角色。在各種比賽中

7、對秒表的精確度要求很高，尤其是一些科學(xué)實驗。他們對時間精確度達到了幾納秒級別。1.1設(shè)計要求(1)能對0秒～59分59.99秒范圍進行計時，顯示最長時間是59分59秒；(2)計時精度達到10ms；(3)設(shè)計復(fù)位開關(guān)和啟停開關(guān)，復(fù)位開關(guān)可以在任何情況下使用，使用以后計時器清零，并做好下一次計時的準(zhǔn)備。1.2數(shù)字秒表設(shè)計的目的本次設(shè)計的目的就是在掌握EDA實驗開發(fā)系統(tǒng)的初步使用基礎(chǔ)上，了解EDA技術(shù)，對計算機系統(tǒng)中時鐘控制系統(tǒng)進一步了解，掌握狀態(tài)機工作原理，同時了解計算機時鐘脈沖是怎么產(chǎn)生和工作的。在掌握所學(xué)的計算機組成與結(jié)構(gòu)課程理論知識時。通過對數(shù)字

8、秒表的設(shè)計，進行理論與實際的結(jié)合，提高與計算機有關(guān)設(shè)計能力，提高分析、解決計算機技術(shù)實際問題的能力。通過課程設(shè)計深入理解計