EDA课程设计郑州航院.doc

郑州航空工业管理学院EDA课程设计报告题 目: 秒表 指导教师:马鹏阁、张松炜、王春彦 姓 名 学 号 2011年 06 月25日EDA课程设计报告一、 设计任务 秒表设计基本功能：1、四位数码管显示秒表，计时范围：00-00至59-99，前两位单位是秒。2、有一个开始计时、一个停止计时、一个复位按键。其他要求： 1晶振为12 MHz 2. 采用CPLD 器件为ALTERA 的EPM7064SL-44 3采用数码管显示二、设计方案 基于CPLD的数字秒表设计，应用Verilog 语言编写源程序，用Quartus对程序编译、仿真。最终下载至已焊接组合好的电路中应用。实物元件清单： 印制电路板一块电阻（1K的4个，10K的7个，220的11个）三极管4个芯片ALTERA 的EPM7064SL-44基对应插槽1对按键3个数码管（共阴极）1个晶振1个下载线，电源线若干 电路原理图： 核心控制部分：功率放大显示部分：电路工作原理：印制板电路主要分为两部分，即核心控制部分和数码显示部分。通过Quartus软件将源程序下载至电路芯片中，接通电源，由晶振提供震源，在数码显示部分（功率放大部分）显示数字秒表，通过三个按键来控制秒表显示状态。三、设计程序 系统总体框图数字秒表主要有分频器、计数模块、功能控制模块、势能控制模块和显示输出模块组成。系统框图下图所示（只显示程序部分）。各部分源程序及说明 （一）分频模块设计所用晶振提供12MHz的震源，通过分频将其转化为要求的100Hz，程序如下：module int_div(clock,clk_out);/I/O口声明inputclock;/输入时钟outputclk_out;/输出时钟/内部寄存器regclk_p_r;/上升沿输出时钟reg clk_n_r;/下降沿输出时钟regF_DIV_WIDTH - 1:0 count_p;/上升沿脉冲计数器regF_DIV_WIDTH - 1:0 count_n;/下降沿脉冲计数器/参数-分频系数parameter F_DIV = 120000;/分频系数-修改这里parameter F_DIV_WIDTH = 32; /分频计数器宽度wire full_div_p;/上升沿计数满标志wire half_div_p;/上升沿计数半满标志wire full_div_n;/下降沿计数满标志wire half_div_n;/下降沿计数半满标志/判断计数标志位置位与否assign full_div_p = (count_p F_DIV - 1);assign half_div_p = (count_p 1) - 1);assign full_div_n = (count_n F_DIV - 1);assign half_div_n = (count_n 1) - 1);/时钟输出assignclk_out = (F_DIV = 1) ? clock : (F_DIV0 ? (clk_p_r & clk_n_r) : clk_p_r);/上升沿脉冲计数always (posedge clock)beginif(full_div_p)begincount_p = count_p + 1b1;if(half_div_p)clk_p_r = 1b0;elseclk_p_r = 1b1;endelsebegincount_p = 0;clk_p_r = 1b0;endend/下降沿脉冲计数always (negedge clock)beginif(full_div_n)begincount_n = count_n + 1b1;if(half_div_n)clk_n_r = 1b0;elseclk_n_r = 1b1;endelsebegincount_n = 0;clk_n_r = 1b0;endendendmodule（二）计数模块计数模块中，时钟信号是100 Hz作为秒表的百分秒输入，百分秒为100进制计数器，其进位输出作为秒的计数时钟，秒为60进制计数器。控制信号控制计数器的开始、停止和至零。（三）数码显示模块：module decl7s(d,seg);/模块名decl7sinput3:0 d;/输入4位二进制码output7:0seg;/七段译码输出reg7:0 seg_r;/定义数码管输出寄存器assign seg = seg_r;/输出数码管译码结果always (d)begincase(d)/七段译码4h0:seg_r = 8hc0;/显示04h1:seg_r = 8hf9;/显示14h2:seg_r = 8ha4;/显示24h3:seg_r = 8hb0;/显示34h4:seg_r = 8h99;/显示44h5:seg_r = 8h92;/显示54h6:seg_r = 8h82;/显示64h7:seg_r = 8hf8;/显示74h8:seg_r = 8h80;/显示84h9:seg_r = 8h90;/显示94ha:seg_r = 8h88;/显示a4hb:seg_r = 8h83;/显示b4hc:seg_r = 8hc6;/显示c4hd:seg_r = 8ha1;/显示d4he:seg_r = 8h86;/显示e4hf:seg_r = 8h8e;/显示fendcaseendendmodule 同时通过控制信号示系统处在不同的功能状态：系统时间运行状态，系统时间至零状态，时钟正常显示状态。利用功能转换信号实现3个功能状态之间的转换，并产生相应的控制信号去控制显示输出模块不同状态的正确显示。 九遇到问题的解决方案 1. 焊接时，由于三极管的管脚距离太近，焊接时很容易管脚发生连焊，于是我们通过把电烙铁侧拿、只用一个角与三极管和焊锡接触，以此来避免出现管脚相连的现象发生。2.焊好后，JTAG接口无法正常下载程序（经检查，是当时焊接时，烙铁温度过高，导致一个管脚的焊盘脱落，不导电所致），于是通过先把芯片放在别人的能下载的电路板上下载程序，然后再放到我们的电路板上，结果表明：下载好程序的芯片放在本电路上，能够正常工作。4.编译通过后，下载到硬件上之后，发现承租并没有达到预期的效果。如显示乱序而没有规律等等，当加入适当的选通信号或者脉冲后发现问题得到了解决，所以必须在实践中不断修改已得到正确结论。5高电平有效还是低电平有效，这是一个非常容易忽视的问题，有时就知道这个端口要控制信号但不考虑好什么电平有效，造成错误，使得使能端或者清零端的出现错误控制信号。并且到底是脉冲控制，还是边沿控制一定要清楚。在实验时候可以避免一些不必要的麻烦。6.引脚重复使用也是一个问题，有时候输出信号必须输出到一个特定的引脚。而输出来自两路信号，这时候必须加入一个选择器件选择输出信号输出。在实际调试的时候我们必须耐心思考，遇到问题针对问题出现的原因认真思考以解决问题。十总结 这是一次综合性很强的实验，从最初的模型规划，到具体功能的实现，再到电路的连接，直至最后的电路调试，每一个环节都让我加深了对实际问题的思考，同时也让我动手能力有了很大的提高。这次最大的收获就是学会了很系统地去解决一个实际问题，学会了巧妙运用模块化的思想。在整个电路设计与实现中，最成功的地方就是有条理地将功能细化，分成一个一个小的功能来实现。没做好一个小功能实现的电路，就将其集成为一块具有此功能的芯片，这样，在之后的电路连接中就只要将这块芯片接入即可，最后就这样一级一级地将电路集成，最后生成的电子钟电路就只是一块芯片，只要加一些其他外部控制开关与显示电路就能实现此多功能电子钟的各功能。在这个过程中，我更深刻地体会从分立元件到中下规模集成电路再到大规模集成电路的组成过程。同时也更加深入地了解了Quarter2这一软件的更多的