EDA技术课程设计.doc

黄 冈 师 院 物 科 院EDA技术课程设计报告项目名称： 多功能彩灯控制电路设计专业年级：电子信息工程2009级学 号： 201122220324学生姓名： 易 鹏指导教师： 冯 杰 报告完成日期 2011 年 12 月 25日第一章 绪论1.1系统背景 1.1.1 EDA技术特点及在电子技术中的应用：EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。电子设计自动化工程是近几年迅速发展起来的计算机软件、硬件、微电子交叉的现代电子设计学科，它是以EDA软件工具为开发环境，以硬件描述语言为设计语言，以可编程器件为实验载体，以专用集成电路(ASIC)、片上系统(SOC)芯片为器件目标，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程1。利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。现代EDA技术是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力，它主要采用并行工程(Concurrent Engineering)设计和自顶向下(Top-down)设计方法，其基本思想是从系统总体要求出发，分为行为描述、寄存器传输级描述、逻辑综合三个层次，将设计内容逐步细化，最后完成整体设计，这是一种全新的设计思想与设计理念。随着电子工程与计算机科学(EECS)的迅猛发展，数字电路系统的发展也十分迅速。电子器件在最近几十年经历了从小规模集成电路(SSI)、中规模集成电路(MSI)到大规模集成电路(LSI)以至超大规模集成电路(VLSI)的发展历程。从简单可编程器件到高密度可编程器件，设计方法也在从根本上发生转变，由原来的手工设计到现在的电子设计自动化(EDA)设计。为了提高系统的可靠性与通用性，微处理器和专用集成电路(ASIC)逐渐取代了通用全硬件LSI电路，可编程逻辑器件(PLD)尤其是现场可编程逻辑器件(FPLD)被大量地应用在ASIC的制作中，在可编程集成电路的开发过程中，EDA技术的出现带来了电子系统设计的革命性变化。1.1.2 课程设计内容及目标效果： 运用EDA技术设计一个具有多种状态效果的跑马灯要求16个二极管具有4种不同的闪烁效果，其中第一、二、三种状态只要求有一种闪烁状态，第四种效果是把前三种效果再循环一次，即当到达第四种效果时，会依次从第一种效果执行到第三种效果，执行完成后再进入下一个循环。第二章 系统电路设计2.1系统总体设计框架结构八进制计数器四进制计数器二进制计数器4选1多路选择器译码器电路外部系统时钟2.2系统硬件单元电路设计2.2.1 分频器电路通过VHDL语言讲系统自带的时钟进行不同程度的分频，即改变系统时钟的时钟周期，在这里，我们的3个分频器分别为2、4、8分频。 CLK2、CLK4、CLK8：输出信号 即为分频模块对输入信号CLK的分频，分别为1/4分频输出、1/6分频输出、1/8分频输出。2.2.2 多路选择器多路选择就是选择时钟的一个控制器，可以由2根线来控制它来选择不同的4种时钟。 A、B、C、D：输入信号，接分频器的输出。S1.0：输入信号 接4进制计数器的输出用来控制选择器的选择不同的输入选择不同的输出。Y：输出信号 直接接输出LED2.2.3 译码器电路因为要让16个二极管有4种不同的点亮状态，所以译码器必须要能够译码出至少48种不同的码。里面还包含彩灯控制模块用来直接控制彩灯的输出，使彩灯表现出不同的花样。 LCK:输入信号，用来给模块提供工作频率。 K1.0:输入信号，不同的输入使彩灯有不同的输出即彩灯显示出不同。 LED15.0: 输出信号 直接与彩灯相连来控制彩灯。2.3系统硬件总电路第三章 系统软件设计3.1系统程序设计 3.11 2进制计数器程序 LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT2 ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC; COUT:OUT STD_LOGIC);END CNT2;ARCHITECTURE BEHAV OF CNT2 ISBEGINPROCESS(CLK)VARIABLE CQI:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINIF CLKEVENT AND CLK=1 THENIF CQI=0001 THEN CQI:=0000;COUT=1;ELSE CQI:=CQI+1;COUT=0;END IF;END IF;END PROCESS;END BEHAV;3.12 6进制计数器程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT4 IS PORT (CLK: IN STD_LOGIC; COUT : OUT STD_LOGIC ); END CNT4;ARCHITECTURE behav OF CNT4 ISBEGIN PROCESS(CLK) VARIABLE CQI : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN IF CLKEVENT AND CLK=1 THEN IF CQI =3 THEN CQI := 0000;COUT = 1 ; ELSE CQI:=CQI+1; COUT = 0; END IF; END IF; END PROCESS; END behav;3.13 8进制计数器程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT8 IS PORT (CLK: IN STD_LOGIC; COUT : OUT STD_LOGIC ); END CNT8;ARCHITECTURE behav OF CNT8 ISBEGIN PROCESS(CLK) VARIABLE CQI : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN IF CLKEVENT AND CLK=1 THEN IF CQI =7 THEN CQI := 0000;COUT = 1 ; ELSE CQI:=CQI+1; COUT = 0; END IF; END IF; END PROCESS; END behav;3.14 4选1多路选择 LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY mux4 IS PORT( a, b, c,d:IN STD_LOGIC; s : IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); y : OUT STD_LOGIC ) ;END ENTITY mux4 ;ARCHITECTURE one OF mux4 IS BEGIN PROCESS(a,b,c,d,s) BEGIN IF s=00 THEN y=a; ELSif s=01 then y=b; ELSif s=10 then y=c; ELSE y LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED led LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED led LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED led LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED led=1111111111111111 ; END CASE ; END if; END PROCESS ;END ONE;3.2写入实验箱把所编写的程序写入实验箱中的芯片。在MAX+PLUSii软件中选择和实验箱中相同的芯片ACEX1K,EP1K30TC144-3.再对照下面的实验电路结构图和引脚图把引脚写入芯片。引脚号引脚名称29I/O1572I/O3196I/O478I/O030I/O1673I/O3297I/O489I/O131I/O1778I/O3398I/O4910I/O232I/O1879I/O3499I/O5012I/O333I/O1980I/O3554INPUT113I/O436I/O2081I/O3655GCLOK117I/O537I/O2182I/O37124INPUT318I/O638I/O2283I/O38100I/O5119I/O739I/O2386I/O39101I/O5220I/O841I/O2487I/O40102I/O5321I/O942I/O2588I/O41117I/O6122I/O1065I/O2689I/O42118I/O6223I/O1167I/O2790I/O4356INPUT226I/O1268I/O2891I/O44125GCLOK227I/O1369I/O2992I/O45119I/O6328I/O1470I/O3095I/O46第四章 实验结果和分析4.1实验使用的仪器设备计算机一台，实验箱一台。4.2 编译4.3实验结果和分析 当程序写入芯片后按第一种定义程序彩灯按顺序依次闪烁，按下按键后彩灯按第二种定于的程序依次闪烁，再次按按键后彩灯按第三种定义的程序依次闪烁，当第三次按下按键后彩灯按第四种定义的程序依次循环前面三种方式闪烁。当四次按下按键后彩灯执行第一种定义程序依次闪烁。第五章 结束语 在本次实验中成功的实现了让彩灯依次按程序依次亮起，在设计中我收获了很多，首先最直接的收获就是巩固了这门课程所学过