基于fpga的電子鐘設(shè)計(jì)

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1、基于FPGA的電子鐘設(shè)計(jì)基于FPGA的電子鐘設(shè)計(jì)摘要VHDL是VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage的縮寫,意思是超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言。對(duì)于復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì),它有獨(dú)特的作用。它的硬件描述能力強(qiáng),能輕易的描述出硬件的結(jié)構(gòu)和功能。這種語(yǔ)言的應(yīng)用至少意味著兩種重大的改變：電路的設(shè)計(jì)竟然可以通過(guò)文字描述的方式完成；電子電路可以當(dāng)作文件一樣來(lái)存儲(chǔ)。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,這種語(yǔ)言的效益與作用日益明顯,每年均能夠以超過(guò)30%的速度快速成長(zhǎng)。這次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是在簡(jiǎn)要介紹了VHDL語(yǔ)言的一些

2、基本語(yǔ)法和概念后,進(jìn)一步應(yīng)用VHDL設(shè)計(jì)一個(gè)電子鐘,最后通過(guò)仿真出時(shí)序圖實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。電子鐘的時(shí)間顯示用到了七段數(shù)碼管的電路設(shè)計(jì),內(nèi)部的時(shí)間控制輸出則用到了各種設(shè)計(jì),包括：時(shí)鐘分頻模塊、計(jì)時(shí)模塊、按鍵模塊和顯示模塊四個(gè)部分。關(guān)鍵詞VHDL電子鐘七段顯示器FPGAI基于FPGA的電子鐘設(shè)計(jì)目錄摘要I1前言11.1選題的目的和意義11.2FPGA技術(shù)的介紹11.3VHDL簡(jiǎn)介22系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案42.1電子鐘功能概述42.2電子鐘外觀43系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)53.1共享組件與程序包的設(shè)計(jì)說(shuō)明53.1.1my_pkg組件包程序代碼53.1.21Hz_generator

3、組件83.1.3count60組件93.1.4count24組件113.1.5alarm_set組件123.1.6stop_watch組件153.1.7i60bcd組件183.1.8i24bcd組件203.2系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)243.2.1七段顯示器掃描輸出電路模塊（display）243.2.2entity模塊283.2.3architecture模塊303.2.4正常計(jì)數(shù)時(shí)間功能模塊313.2.8掃描多路輸出功能模塊36基于FPGA的電子鐘設(shè)計(jì)4總結(jié)39致謝40參考文獻(xiàn)41附錄42基于FPGA的電子鐘設(shè)計(jì)1前言1.1選題的目的和意義20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得

4、了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。時(shí)間對(duì)人們來(lái)說(shuō)總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時(shí)候，這種遺忘無(wú)傷大雅。但是，一旦重要事情，一時(shí)的耽誤可能釀成大禍。例如，許多火災(zāi)都是由于人們一時(shí)忘記了關(guān)閉煤氣或是忘記充電時(shí)間。尤其在醫(yī)院，每次護(hù)士都會(huì)給病人作皮試，測(cè)試病人是否對(duì)藥物過(guò)敏。注射后，一般等待5分鐘，一旦超時(shí)，所作的皮試試驗(yàn)就會(huì)無(wú)效。手表當(dāng)然是一個(gè)好的選

5、擇，但是，隨著接受皮試的人數(shù)增加，到底是哪個(gè)人的皮試到時(shí)間卻難以判斷。所以，要制作一個(gè)定時(shí)系統(tǒng)。隨時(shí)提醒這些容易忘記時(shí)間的人。鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、定時(shí)啟閉電路、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備，甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。1.2FPGA技術(shù)的介紹FPGA是英文FieldProgrammableGateArray的縮寫,即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列,它是在PAL、GA

6、L、EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。?FPGA采用了邏輯單元陣列LCA（LogicCellArray）這樣一個(gè)新概念,內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（ConfigurableLogicBlock）、輸出輸入模塊IOB（InputOutputBlock）和內(nèi)部連線（Interconnect）三個(gè)部分。FPGA的基本特點(diǎn)主要有：?1）采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路,用戶不需要投片生產(chǎn),就能得到合用的芯片。?2）FPGA可

7、做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。41基于FPGA的電子鐘設(shè)計(jì)?3）FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I／O引腳。?4）FPGA是ASIC電路中設(shè)計(jì)周期最短、開(kāi)發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一。?5）FPGA采用高速CHMOS工藝,功耗低,可以與CMOS、TTL電平兼容。????可以說(shuō),FPGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。?隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù)的發(fā)展,利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和用高密度可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就利用VHDL語(yǔ)言的?強(qiáng)大的電路描述和建模能力設(shè)計(jì)基于FPGA的電子時(shí)鐘,可以提高

8、利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和用高密度可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的能力,為以后深入學(xué)習(xí)和應(yīng)