fpga毕业设计开题报告.doc

fpga毕业设计开题报告

FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。以下是fpga毕业设计，欢迎阅读。

1选题目的意义和可行性

在这个时间就是金钱的年代里，数字电子钟已成为人们生活中的必需品。目前应用的数字钟不仅可以实现对年、月、日、时、分、秒的数字显示，还能实现对电子钟所在地点的温度显示和智能闹钟功能，广泛应用于车站、医院、机场、码头、厕所等公共场所的时间显示。随着现场可编程门阵列( field program-mable gate array ，FPGA) 的出现，电子系统向集成化、大规模和高速度等方向发展的趋势更加明显，作为可编程的集成度较高的ASIC，可在芯片级实现任意数字逻辑电路，从而可以简化硬件电路，提高系统工作速度，缩短产品研发周期。故利用FPGA这一新的技术手段来研究电子钟有重要的现实意义。设计采用FPGA现场可编程技术，运用自顶向下的设计思想设计电子钟。避免了硬件电路的焊接与调试，而且由于FPGA的I /O 端口丰富，内部逻辑可随意更改，使得数字电子钟的实现较为方便。本课题使用Cyclone EP1C6Q240的FPGA器件，完成实现一个可以计时的数字时钟。该系统具有显示时、分、秒，智能闹钟，按键实现校准时钟，整点报时等功能。满足人们得到精确时间以及时间提醒的需求，方便人们生活。

2 研究的基本内容与拟解决的主要问题

2.1研究的基本内容

数字时钟是采用电子电路实现对时间进行数字显示的计时

装置，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度不断提高。

数字时钟系统的实现有很多，可以利用VerilogDHL语言在Quartus II里实现时、分、秒计数的功能。在芯片内部存储器设24个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。数字时钟首先是秒位（共8位）上按照系统时钟CLK进行计数，存储器内相应的秒值加1；若秒位的值达到60（110000），则将其清零，并将相应的分位（共8位）的值加1；若分值达到60（110000），则清零分位，并将时位（共8位）的值加1；若计数满24（100100）后整个系统从0开始重新进行计数。

本设计使用Cyclone EP1C6Q240的FPGA器件为核心，通过编写程序，完成此电子时钟的主要功能显示时，分，秒，以及通过按键实现校准时钟主要功能，使用LED液晶屏显示，分别显示时，分，秒。并且能够实现附加功能----闹铃设置功能和整点报时。

2.2 拟要解决的问题

本设计电子钟系统功能简单，用Cyclone EP1C6Q240的FPGA器件为核心，通过编写程序，完成此电子时钟的主要功能。

本课题主要解决以下问题：

(1) 学习VerilogDHL语言、运用Quartus II环境进行程序设计。

用VerilogDHL语言能进行综合的电路设计，也可用于电路的仿真；设计的

规模是任意的，语言不对设计规模施加任何限制；内置各种基本的逻辑门。便于改进和扩充，有利于本系统的研制，并使其性能更完备的。

(2) 在了解Cyclone EP1C6Q240的FPGA器件的基础上设计程序。

对于Altera公司Cyclone系列EP1C6Q240芯片需要有所了解，数码管显示、

键盘输入，都在芯片上分配各自的I/O口引脚，这样就需要对各自的I/O口配置，并且编写各自的程序，来实现各自的功能。与此同时，为了保护芯片，未使用的引脚都要设置三态输入。

(3) Cyclone EP1C6Q240的FPGA器件的动态数码管和显示模块程序的编写。

需要了解EP1C6Q240内部原理构造，熟悉动态数码管和显示模块的内部功

能指令。

(4) 实现闹铃设置功能和整点报时的附加功能的程序编写。

(5) 将各个模块单独调试成功后，进行整合，进行整体系统调试。

3 总体研究思路及预期研究成果

3.1总体研究思路

本设计通过在Quartus II编程、运用芯片，实现时间显示。运用键盘对时间进行调时，并且设定闹钟和定时闹铃。设计系统由计时模块、显示模块、键盘模块、闹铃模块、校时模块6个模块组成。

(1) 分频模块

晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，振荡器的稳定度及频率的精度决定了数字钟计时的准确程度，它保证了时钟的走时准确及稳定。

石英晶体的选频特性非常好，只有某一频率点的信号可以

通过它，其它频率段的信号均会被它所衰减，而且，振荡信号的频率与振荡电路中的R、C元件的数值无关。因此，这种振荡电路输出的是准确度极高的信号。然后再利用分频电路，将其输出信号转变为秒信号。

本系统使用的晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的48MHz的方波信号，其输出至分频电路。经分频后输出1HZ的标准秒信号CLK、4MHZ的按键扫描信号、1KHZ的按键去抖信号和500HZ用于报时模块的输入信号。

(2) 计时模块

将时钟的时、分、秒分成24个字节，秒的个位为hour，十位为hour，以此类推到hour。数字时钟首先是秒位（共8位）上按照系统时钟CLK进行计数，存储器内相应的秒值加1；若秒位的值达到60（110000），则将其清零，并将相应的分位（共8位）的值加1；若分值达到60（110000），则清零分位，并将时位（共8位）的值加1；若计数满24（100100）后整个系统从0开始重新进行计数。

(3) 显示模块

静态数码管通过分频模块得到1Hz的频率信号，加载于时钟输入端，最后通过气短译码模块一码后在数码管上显示出来。

动态数码管的8个数码管分别由8个选通信号DIG0~DIG7来选择。被选通的数码管显示数据，其余关闭。但是本系统的时钟是能够实现在同一时间内显示8个数码管上的时间值，这样就必须是的8个选通信号DIG0~DIG7分别单独选通，同时在段信号输入口加上对应数据管上显示的数据，于是随着选通信号的扫描就能实现扫描显示的目的。

(4) 闹钟模块