基于EDA的答辩计时器 - 王定坤

本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：基于EDA的答辩计时器学院：贵州大学明德学院专业：电子信息工程班级： 10151班学号： ************学生姓名：***指导教师：**年月日贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。

毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

特此声明。

论文（设计）作者签名：日期：贵州大学本科毕业论文(设计)目录摘要 (I)Abstract (II)第一章前言 (1)1.1 研究答辩计时器系统的意义 (1)1.2 计时器国内外发展的历史 (1)1.3 现代计时器的要求 (2)1.4 EDA的现状 (2)1.5 硬件描述语言 (3)1.6 VHDL 的简介 (3)第二章计时器总体方案分析与设计 (4)2.1 课题的主要任务及内容 (4)2.1.1 课题主要内容 (4)2.1.2 课题主要要求 (4)2.2 课题设计的目的和意义 (4)2.3 任务分析与实现 (5)2.4 方案设计 (6)第三章计时器模块电路设计与仿真 (8)3.1 Max+plusⅡ简介 (8)3.2 计时器系统模块图的设计 (9)3.3 分频模块的设计与仿真 (10)3.5 按键消抖模块设计与仿真 (12)3.6 控制模块的设计与仿真 (14)3.7 计时模块的设计与仿真 (18)3.7.1 十进制计数器 (18)3.7.2 六进制计数器 (20)3.8 显示模块的设计与仿真 (23)3.8.1 数据选择模块 (24)3.8.2 七段译码器模块设计与仿真 (26)3.9 提示模块设计与仿真 (28)3.10 设计整体电路图 (30)第四章结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)基于EDA技术的答辩计时器摘要当前电子系统的设计正朝着速度快，容量大，体积小，质量轻，用电省的方向发展。

推动该潮流迅速发展的决定性因素就是使用了现代化的EDA设计工具。

本文介绍了基于EDA技术的使用，采用EDA技术设计的答辩计时器，该设计使用硬件描述语言VHDL按模块化设计，基于FPGA在MaxplusII软件下进行VHDL程序输入、编译、综合、仿真得到仿真波形。

在MaxplusII上以超高速硬件描述语言VHDL为系统逻辑描述方法完成了数字计时器所需的按键输入消抖模块，控制模块，分频模块，计数模块，显示译码模块的设计。

通过本设计对数字系统自动化的基本概念、基本原理、特性及实现方法都有了较好的了解和理解，同时锻炼了计算机应用能力和VHDL语言的编程能力以及MaxplusII的使用能力关键词：计时器，电子设计自动化，现场可编程门阵列/复杂可编程逻辑器件，超高速集成电路硬件描述语言，数字系统设计Based on EDA technology's plea timerAbstractToday the current design of the system is moving toward speed, large capacity, small volume, light quality, save electricity in the direction of development. The decisive factor to promote the development of the trend quickly is to use the modern EDA design tool.Based on the use of EDA technology has been introduced in this paper, the EDA technology design of rejoin the timer, the design using VHDL hardware description language according to the modular design, based on the VHDL program under the FPGA in MaxplusII software input, compiling, integration, simulation to get the simulation waveform. In MaxplusII for ultra high speed hardware description language VHDL description method of the system logic required to complete the digital timer button input shake module, control module, the frequency division module, counting module, the design of decoding module. Through the design of digital system automation of basic concept, basic principle, characteristics and realization method has a better understanding and the understanding, and exercise the computer application ability and VHDL language programming and the use of MaxplusIIKeywords: timer, electronic design automation, FPGA / CPLD, very high speed integrated circuit hardware description language, digital system design第一章前言1.1 研究答辩计时器系统的意义随着科技水平的迅速发展，各种功能的电子产品也已经渗透到我们生活的每一部分，推动着社会的发展和信息化的不断提高。

伴随着人们对时间观念的不断重视，计时器系统也在不断的更新换代，传统的计时器逐渐被电子计时器所取代，相比较而言，电子计时器有着更强大的信息显示量、更方便快捷的操作方式和更完善的功能选项，将时间流逝的过程呈现在我们面前，也同时提醒人们时间观念和对时间的安排的重要性。

随着EDA技术的快速发展，各类记分计时器件的设计也变的简单快捷，本设计基于数字逻辑电路和EDA技术的基础知识，利用VHDL语言和MaxplusII软件来设计答辩计时器的芯片，并仿真出结果。

1.2 计时器国内外发展的历史在很久很久以前，世界上没有电子表，伦敦没有大笨钟，人们更不知道iPhone为何物。

时间长短对于人类来说只是一个概数，日出与日落则是两个标志性的时间节点。

曾几何时，一年被人们分为四季，一天被分为24小时，计时工具顺利诞生。

有关计时器的发展历史，大致可以分为三个演变阶段，那就是：一、从大型计时器向小型计时器演变。

二、从小型计时器向袋表过渡。

三、从袋表向迷你型发展。

每一阶段的发展都是和当时的技术发明分不开的。

公元1088年，当时我国宋朝的科学家苏颂和韩工廉等人制造了水运仪象台，它是把浑仪、浑象和机械计时器组合起来的装置。

因此也有人说“中国人开创钟表史”的观点。

14世纪在欧洲的英、法等国的高大建筑物上出现了报时钟，钟的动力来源于用绳索悬挂重锤，利用地心引力产生的重力作用。

15世纪末、16世纪初出现了铁制发条，使钟有了新的动力来源，也为钟的小型化创造了条件。

1583年，意大利人伽利略建立了著名的等时性理论，也就是钟摆的理论基础。

1656年，荷兰的科学家惠更斯应用伽利略的理论设计了钟摆，第二年，在他的指导下年轻钟匠S.Coster制造成功了第一个摆钟。

1675年，他又用游丝取代了原始的钟摆，这样就形成了以发条为动力、以游丝为调速机构的小型钟，同时也为制造便于携带的袋表提供了条件。

直到1957年，Ventura发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子计时器的基础，电子计时器开始迅速发展起来。

目前的面貌已焕然一新,性能不断完善,功能不断扩大,自动化程度不断提高,早已冲破了早期只能用于测量频率或计数的概念而渗透到各个测量技术领域中,成为尖端科学研究、通讯、导航以及精密计量不可缺少的设备1.3 现代计时器的要求由于社会在飞速的发展，人们的时间观念越来强，生活节奏越来越快，各行各业对时间的认识加强，使得人们计时器的功能的需求从最初的计时，到后来需要能进行倒计时、显示当天的时间和日期，有的还需要有闹钟功能等。

计时的精度也从最初的秒、到现在一般的计时器都能精确到毫秒。

因此对现代计时器的要求有以下几点：第一，现在的计时器能准确地显示当前的日期（年、月、日）和时间（时、分、秒）第二，能够实现当前日期、时间和倒计时时间的调整和设定功能。

当系统第一次运行，或需要调整当前日期和时间，以及重新设定倒计时时间，提供人工方式的设置手段。

并且当前日期、时间和倒计时时间的调整与设定过程应该简单、可靠，方便用户操作，人性化。

第三，终点日期的重置和保持功能。

用户可以重置终点日期，这样系统就成为能适合更多场合使用的计时器，例如，设置终点日期为14年6月30日，它就是毕业的倒计时时间了；而终点设置为15年1月1日，它就变成迎新年倒计时计时器了。

设置的终点日期应能长期保持，系统掉电不丢失，系统能够自动根据当前日期和终点日期计算出两者之间相差的天数。

本次设计只是达到了一部分的功能要求，会在今后的时间中完善其他功能。

1.4 EDA的现状当前电子系统的设计正朝着速度快，容量大，体积小，质量轻，用电省的方向发展。

使用现代化的EDA工具是推动该潮流迅速发展的决定性因素。

EDA是90年代初，从CAD （计算机辅助没计）、CAM（算机辅助制造）、CAT(计算机辅助测试)和CAE(计算机辅助工程)的概念发展而来的。

EDA技术就是以计算机为工具，在EDA软件平台上，对以硬件描述语言VHDL为系统逻辑描述手段完成的设计文件自动地完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑行局布线、逻辑仿真，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。

设计者的工作仅限于利用硬件描述语言来对系统硬件功能进行描述，在EDA工具的帮助下就可以得到最后的设计结果。

尽管目标系统是硬件，但整个设计和修改仅仅如同同完成软件设计一样方便和高效。

1.5 硬件描述语言硬件描述语言（Hardware Description Language ）是硬件设计师和电子设计自动化（EDA）工具之间的工作界面。