合肥工业大学2011级电气学院EDA实验报告

目录摘要EDA简介Max+Plus2软件使用指导Max+Plus2使用练习3-8译码器用74161实现十进制加法器六十进制加法器计数器利用六十进制做出十二进制加法器计数器设计一个电路，使八个数码管依次显示0、1、2…A、B、...E、F。设计一个电路，吏两个数码管显示1~12的十二进制计数，两个数码管显示0~59的六十进制计数器四实验设计：多功能数字电子钟结论参考文献摘要EDA技术是电力电子设计自动化技术,可以通过软件的方式实现硬件电路的实现。主要使用带电子电路中控制单元的设计，例如：多工能数字时钟的设计、数字式竞赛抢答器的设计、智能家电、电梯控制等。AbstractEDAtechnologyistheelectronicdesignautomationtechnologythatcanbeachievedbysoftware,hardwarecircuitimplementation.Mainlyusedinthecontrolunittoanelectroniccircuitdesign,suchas:multifunctiondigitclockdesign,digitcompetitiondesign,intelligenthouseholdappliances,elevatorcontrol.关键词EDA技术电子设计自动化EDAtechnologytechnologytheelectronicdesignautomationEDA简介（1）EDA是电子设计自动化（ElectronicDedignAutomation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大的成功。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性，这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大的改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动完成逻辑编译、简化、分割、综合、优化、布局、布线、和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率好可操作性，减轻了设计者的劳动强度。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版图或者PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。(2)使用Maxplus2基本上也是有以上几个步骤，但可简化为：1.设计输入2.设计编译3.设计仿真 4.下载Max+Plus2软件使用指导实验一：设计与门电路，输入a和b，只有当a和b都为1时，y。才为1。要求：Max+Plus2使用练习。完成一个简单门电路的设计输入、编译、仿真、实验验证。13S2®4y213821347^i.iijC1OUTPUT>13S2®4y213821347^i.iijC1OUTPUT>yo1382@17实验心得：由此次实验让我大致掌握了Max+Plus2基本功能，如一个简单电路的设计输入、编译、仿真和下载，在实验过程中有出现一些错误，如线路没有连好,线路交叉时的节点问题都会使电路在最后编译的时候出现很多错误，在仿真的时候没有太大的问题产生，分配管脚时产生的错误也比较少，最后下载到电路板上运行。实验总结：连线的时候应该左右拖动一下看看是否连接完好，在完成电路图的连接时不要忘记创建sym文件，若下次要用到这个图形方便调出。2•实验二：3线8线译码器要求：做图形文件练习。做图1-2-6、图1-3-3，不做图1-3-4，改做Z60.GDF（资料中），完成各个文件的设计输入、编译、仿真、管脚分配、下载、实验证。

实验心得：由此38译码器实验熟悉了大多数原件的名称和使用方法，因电路较复杂，所以使得编译时的错误率升高。3•实验三：用74161实现十进制加法计数器当qO和q3为1时进位。从而实现从0到9的十进制加法计数器。74161l-3-3®：62^ reset1-3-3@3^ elk44J■■1^1|JT''试：CJIJT'■试c1LDNABQACQBDQCENTQDENPRCOCLRNCLKOUTPUT©IEIJT§I」TPUTOutputin>qOql)■q2q31-3-3@16f1-3-3@171-3-3@1S1-3-3@19COUNTER4•实验四：六十进制计数器当QO、Q3、Q4、Q6为1时进位，实现从00到59的六十进制计数器gi」TPI」TTl>Q[7..4]0l」TPI」T>Q[3..O]33：1-3-4@2Z3RESETCLKIMP[IT…：TCurIMP[ITgi」TPI」TTl>Q[7..4]0l」TPI」T>Q[3..O]33：1-3-4@2Z3RESETCLKIMP[IT…：TCurIMP[IT…：TCur74160LDNA0QACQBDQCENTQDENPRCOCLRNCLKCOUNTERQ2Q33474161LDNABQACQBDQCENTQDENPRCOCLRNCLKCOUNTERQ4Q5Q6实验五：利用60进制做出12进制当Q1和Q4为1时进位，实现从01到12的十二进制计数器。

pLiTPUTT3>Q[3..O]OliTPlJTT5>Q[7..4]resetelk74160LDNABQApLiTPUTT3>Q[3..O]OliTPlJTT5>Q[7..4]resetelk74160LDNABQACQBDQCENTQDENPRCOCLRNCLKCOUNTER3174161LDNABQACQBDQCENTQDENPRCOCLRNCLKCOUNTERQ4Q5Q6Q7实验六：设计一个电路。使八个数码管依次显示0、1、2…A、B、…2TT-1-4-1@2751-4-1@43€E、F。74161YLDN—A—BQA一CQB一DQCENTQD1-4-1@2751-4-1@43€E、F。74161YLDN—A—BQA一CQB一DQCENTQDENPRCOCLRNCLKCOUNTERz3874161-CLDN—A—BQA一CQB一DQCENTQDENPRCOCLRNCLKCOUNTER:血亡…2rT~7448AOABOBCOCDODLTNOERBINOFBINOGRBON7BCDTO7SEGOUTPUTolttput15——1 >MS11-4-1@70—I >MS21-4-1@6&—I >MS31-4-1@67——r >MS41-4-1@6&——r >MS51-4-1@65—I >MS61-4-1@64—I >MS71-4-1@67——r >MS8辛UTPUTQtrrPUTJIITPUT'rVJIITPUT'r18MP叶…riyJUTP叶…rAlJIITPUT'r21OUTPUTrOUTPUTABCDEFG1-4-1@6?14-1@81：141@801-4-1@7g1-4-1@751-4-1@731-4-1@72CLKD扫描频率从1HZ逐渐增加，数码管译码扫描越来越快，计数频率CLK11HZ扫描时钟CLK在某一周期内，3-8译码器输入扫描信号SELSELSEL，译210码器输出位控信号MSMS，控制八位显示器开关管。此刻，只有一个显示器点〉亮。81点〉亮。四位八选一数据选择器根椐数据选择信号SELSELSEL的数值从八路输入210数据中选择一路数据（一位BCD码）送给BCD-七段显示译码器，通过BCD-七段显示译码器译成七段显示码，驱动七段显示器，显示具体内容。

在连续8个时钟周期内，八个显示器轮流点亮一个时钟周期。只要输入连续时钟CLK，就能实现八个显示器扫描显示。利用人眼的视觉惯性，扫描频率应大于50HZ，根据计数器的分频关系，实际扫描频率CLK应大于200HZ左右。实验七：设计一个电路，使两个数码管显示1~12的十二进制计数，两个数码管显示0~59的六十进制计数。Z142.GDFCLKD74161-CLDN一A一BQA—C：CLKD74161-CLDN一A一BQA—C：QB—DQCENTQD一ENP RCO一YCLRNCLKCOUNTERINPUT"SELOSEL1SEL2Y0SELOY1YHSEL1T3SEL2T4T5TtY7z38trurpor—翌mirrUITFUT—| ::：-M：-?1z142@70—I ::：-M：-；2z142@i!j—I ::：-M：-；3z142@：7―1 >MS4s142®ti―1 :：■M：--5z142®5―1 :：■M：--6z142®4—1 :：.MS7—I ::：-M：-；8z142@：1mcixSRESET111E】JT…：亠-SEL[Z..O]CLKQE3--OJ进制■D1[3_.O] QS : : 1和:12进f制的加RESET111E】JT…：亠-SEL[Z..O]CLKQE3--OJ进制■D1[3_.O] QS : : 1和:12进f制的加7448A OAOA：z142@<j'：zi42@j'l'"：zi42@jLi：z142@7y：z142@7S：z142@7：j"：:142@72聆去计数器壷UX8-1=DZ60和送12分别是60进数据选择器通过蓟2角来选择不同的数码管与之对应的数字，只7E有当SEL[2..0]为000，001，75Q30GRBONBCDTO7SEGS'OTrurT3廿WUT；；.nrp，nr I——>OG010，011时有对应的输出数字，也就是数码管位1，位2，位3和位4有数字显示RESET端为置零端扫描脉冲的频率CLKD的频率大于200HZ，计数脉冲CLK1频率为1HZ。设计题目多功能数字电子钟一、 设计要求设计一个能进行时、分、秒计时的12h制或者24h制的数字钟，并具有定时与闹钟功能，能在设定的时间发出闹铃音，能非常方便地对时、分和秒进行手动调节，以校准时间，每逢整点，产生报时音报时。（设计提示：此设计问题可分为主控电路、计数器模块和扫描显示三大部分，其中计数器部分的设计是之前的实验内容，已经很熟悉，只要掌握六十进制、十二进制的计数规律，用同步计数或者异步计数都可以实现，扫描显示模块在实验后也有介绍，因此主控电路的设计是这个设计问题的关键。）二、 设计思路根据系统设计要求,系统设计采用自顶向下设计方法,由时钟分频部分、计时部分、按键部分调时部分和显示部分五个部分组成。这些模块都放在一个顶层文件1）时钟计数：首先下载程序进行复位清零操作,电子钟从00：00：00计时开始。CLK3可以调整时钟的小时部分，CLK2可以调整分钟，步进为1。由于电子钟的最小计时单位是1s,因此提供给系统的内部的时钟频率应该大于1Hz,这里取100Hz。CLK端连接外部10Hz的时钟输入信号CLK1。对CLK1进行计数，当CLK1到达一定时，秒加1,当秒加到60时，分加1；当分加到60时，时加1；当时加到24时,全部清0,从新计时。用6位数码管分别显示“时”“分”“秒”，通过OUTPUT上的信号来点亮指定的LED七段显示数码管。2） 时间设置：手动调节分钟、小时，可以对所设计的时钟任意调时间，这样使数字钟真正具有使用功能。我们可以通过实验板上的键CLK4和CLK5键进行任意的调整，因为我们用的时钟信号均是1HZ的，所以每LED灯变化一次就来一个脉冲，即计数一次。3） 清零功能：reset为复位键，低电平时实现清零功能，高电平时正常计数。可以根据我们自己任意时间的复位。本数字钟的实现可分为以下几个模块：（1）秒计数模块：秒计数，在频率为1Hz的时钟下以60次为循环计数，并产生进位信号影响分计数；（2） 分计数模块：分计数，在秒进位信号为高电平时，计数一次，同样以60次为一个循环计数，同时产生分进位信号影响时计数；（3） 时计数模块：时计数，在分进位信号为高电平时，计数一次，以24次为一个循环计数；（4） 整点报时模块：当秒计数，分计数同时全为0时产生一个高电平使蜂鸣器产生震动;闹钟分计数模块和闹钟时计数模块:用来调整闹钟时间，使蜂鸣器在设置时间震动；闹钟计时器转换开关：可以切换当前显示闹钟时间或者计时器时间；闹铃装置：当计时器时间与闹钟设置时间相同时输出一个高电平使蜂鸣器产生震动；时间显示模块：通过选择不同的数码管，同时通过一定频率的扫描显示秒，分，时；四：实验电路+ + *:s：a：i：a：a：4：3：i：:g：g：g^：g：g||：■j：：h：：y：：□u..D..0..0JJ"rlI■■K1：41：■.A;p;■<4-:；I：五•各部分电路图及功能说明(1)・时钟功能的部分电路此部分功能功能为时钟的正常功能，图片上半部分为时钟在电路板上数码管显示的控制部分，分别控制着从左到右八个数码显示管的正常显示功能；图片下半部分为时钟功能，共有两个六十进制计数器和一个十二进制计数器组成，RESET为重置开关，changel为时钟里“时”的调节按钮，change2为时钟里“分”的调节按钮，MVX8-1为八选一选择输出，控制着时钟显示的数字。(2)闹钟调节功能

砒5AQBQA10C3QD3-砒5AQBQA10C3QD3-0C2nn?85此部分为闹钟的设置调节部分，CHHOUR为闹钟的时钟调节按钮,CHMIN为时钟的分针调节按钮，闹钟调节部分由一个十二进制计数器和一个六十进制计数器组成，同时输出到MVX8-1选择器来选择输出到数码管的数字。（由于此闹钟设到分钟响，所以蜂鸣器会报警一分钟）时钟与闹钟的比较部分。此部分为时钟与闹钟的时间比较，由四个比较器组成，分为四个部分的比较，从左到右分别为时钟的第一位到第四位时钟显示的数字与闹钟设置的数字比较，若是数字相同，贝U输出到下一个比较器，比较下一个数字，前两个比较器为小时的第一位和第二位的比较，后两个为分钟的第一位和第二位的比较，最后输出端链接一个蜂鸣器。

(4)蜂鸣器此部分为蜂鸣器，上面的与门分别为时针相同的输出，分针相同的输出和闹钟的开关，第二个连接的或门为闹钟输出端和整点报时的功能二者任一满足则蜂鸣器报时。最后的一个元件为蜂鸣器。(5)仿真Ket|UUnsJinterval:|ZbtrZns40Ons800ns120.0ns1600ns2000ns240_0ns2800ns320_0ns360_0n1lime:|2bbZns0.0nsRESET1E-CLK10IIrE-CLKD0rCHMIN0ICHHOUR0Ichange20Ichangel0Ii^—B0IrA0IIr"E^OUtX-OG0r-OF1u-OE1U-OD1U-OC1-OB1-OA1U-E^MS80-E^MS70IName:Value（6）管脚图-amti!■T■■■■■■EEnficnTEnEEn-Z..S*■EtunsnnHdHn-n11n-T-H-ps.in3-KnEHJnsnin-nan=n--nHu-u_u_u_UrUrUHExamine Program VerilyVerifyExamineBlank-Check厂SecurityBitFile:zab.sofDevice：EPF10K10LC8^Checksum：00004AC2OptionsWindowHelpSoundPrograjiuningOptions...SelectDevice...HardwareSetup...u-ConfigureTestStop OpenSCFUserLibraries...ColorPalette...LicenseSetup...Preferences...按照管脚分配图将管脚分配好后下载到试验箱中进行验证五、设计原理1、扫面显示原理：扫描时钟CLK在某一个周期内，3-8译码器输入扫描信号SEL2、SEL1、SEL0，译码器输出位控信号MS8-MS1