八位十进制数字频率计基于eda课程设计

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1、EDA技术发展及介绍 (2)

1.1 EDA技术的介绍 (2)

1.2 EDA技术的发展 (2)

1.3 EDA技术的发展趋势 (2)

2、总体方案设计 (3)

2.1设计内容 (3)

2.2设计方案比较 (3)

2.3方案论证 (5)

2.4方案选择 (5)

3、单元模块设计 (5)

3.1分频模块 (5)

3.1.1分频模块波形仿真图 (5)

3.1.2分频模逻辑综合图 (6)

3.1.3分频模块verilog源代码 (6)

3.2计数模块 (7)

3.2.1计数模块功能仿真波形 (7)

3.2.2计数模块逻辑综合图 (8)

3.2.3计数模块verilog源代码 (8)

3.3锁存模块 (9)

3.3.1锁存模块功能仿真波形 (9)

3.3.2锁存模块逻辑综合图 (9)

3.3.1锁存模块verilog源代码 (10)

3.4七段译码模块 (10)

3.4.1七段一码模块功能仿真波形 (10)

3.4.2七段译码模块逻辑综合图 (11)

3.4.3七段一码模块代码源程序 (11)

3.5数码管显示模块 (12)

3.5.1数码管显示模块功能仿真波形图 (13)

3.5.2数码管显示模块综合图 (13)

3.5.3数码管显示模块源代码 (14)

4、软件实现 (15)

4.1软件实现方法 (15)

4.1.1 软件实现步骤框图 (15)

4.2软件设计 (15)

4.2.1 顶层模块程序如下: (15)

4.2.2 顶层模块结构图 (17)

5、系统仿真及调 (17)

5.1顶层模块仿真及调试 (17)

6、总结 (18)

6.1设计小结 (18)

6.2设计收获 (19)

6.3设计改进 (19)

6.4 致谢 (19)

7 、参考文献 (19)

1、EDA技术发展及介绍

1.1 EDA技术的介绍

EDA是Electronic Design Automation的缩写，中文译为电子设计自动化，是

现代电子设计技术的有力工具。迄今为止，EDA技术没有精确的定义，我们可以这

样来认识，EDA技术就是以计算机为工作平台，以EDA软件工具为开发环境，以PLD

器件或者ASIC专用集成电路为目标器件设计实现电路系统的一种技术。而EDA技术

的发展又以计算机科学、微电子技术的发展为基础，并且融合了应用电子技术、智

能技术以及计算机图形学、拓扑学、计算数学等众多最新成果发展而来的。

1.2 EDA技术的发展

从20世纪70年代，人们就已经开始基于计算机开发出一些软件工具帮助设计

者完成电路系统的设计任务，以替代传统的手工设计的方法，随着计算机软件和硬

件技术水平的提高，EDA技术也不断进步，大致经历了下面三个发展阶段:（1）CAD阶段：20世纪70年代至80年代初，由于电子技术软件的功能较弱和

个人计算机的普及度不高，人们主要借助于计算机对所设计的电路的性能进行模拟

和预测；完成简单的版图绘制和PCB布局。这是EDA技术发展的早起阶段。

（2）CAE阶段：20世纪80年代至90年代初，由于人们在设计方法学、设计工

具集成优化方面取得了长足的进步，使得集成电路规模逐渐扩大，电子系统设计也

逐步复杂，与CAD相比，又增加了电路功能设计和结构设计、工程设计、原理图输入、逻辑仿真、电路分析、自动布局布线、PCB后分析等功能。由此EDA进入CAE

阶段。

（3）EDA阶段：20世纪90年代以来，由于微电子工艺的显著发展，促进了电

子设计工具的不断改善。尤其是进入21世纪以后，EDA技术得到了更快的发展。使

得EDA技术广泛应用于各个领域，IP核的SoC设计技术日趋成熟、SoPC技术步入实

用化阶段、高速DSP实现成为了可能、复杂电子系统的设计和验证更加高效。

1.3 EDA技术的发展趋势

随着人们对设备功能和成本要求的越来越苛刻，EDA技术也在不断改进，就目前而言，EDA技术有以下三个大的发展趋势。

（1）高性能的EDA工具将得到进一步发展

随着市场的需求增长，超大规模集成技术不断提高，超深亚微米（VDSM）工艺

已经走向成熟；IC生产线的投资更为巨大，可编程逻辑器件开始进入传统的ASIC

市场；电子系统成本降低，系统体积减小，设计效率提高，EDA工具盒IP核广泛应用；自动化和智能化程度不断提高，计算机硬件平台性能的不断提高为SoC设计提

供了物质基础。

（2） EDA技术将促使ASIC和FPGA逐步走向融合

随着系统开发对EDA技术的目标器件各种性能指标要求的提高，ASIC和FPGA将更大程度地相互融合。这是因为虽然标准逻辑ASIC芯片尺寸小、功能强、耗电省，胆设计复杂，并且有批量生产要求；可编程逻辑器件的开发费用低廉，能现场编程，胆体积大、功耗大。因此，FPGA和ASIC正在走到一起，两者之间正在诞生一种“杂交”产品，互相融合，取长补短，以满足成本和上市速度的要求。例如，将可编程逻辑器件嵌入到标准单元。

（3）EDA技术的应用领域将越来越广泛

从目前的EDA技术来看，其特点就是使用普及、应用广泛、工具多样、软件功

能强大。在ASIC和PLD器件方面，向高速度、高密度、低功耗、低电压方向发展。EDA技术发展迅速，可以用日新月异来描述。EDA技术的广泛应用，现已涉及各行各

业。EDA水平不断提高，设计工具不断趋于完善。

然而，目前人们对更低成本、更低功耗的无止境追求和越来越短的产品上市压

力为当代EDA工具和设计方法带来了不少新的挑战与机会。例如，如何在工艺上防

止模拟电路与数字电路之间的干扰；现有的大部份EDA工具最多只能处理百万门级

设计规模，随着IC设计向千万门级以上规模发展，现有EDA工具和方法必须进行升

级。

2、总体方案设计

2.1设计内容

要求设计一个八位十进制频率计，该频率计的测频范围为0到99999999HZ，

测频的原理采用直接测频法，利用计数器在单位时间（通常是1s）内对被测得脉冲

进行计数，计数的结果就是被测脉冲的频率，直接测频法的好处是可以通过改变门

控信号的周期，从而提高测量的精度和频率的测量范围。计数的结果通过锁存器来

锁存并通过译码电路译码，然后用七段数码管对被测频率值进行动态显示。

2.2设计方案比较

方案一：基于单片机实现八位十进制频率计字功能

利用AT89C51的内部定时计数器来对外部输入信号进行计数，从而达到测频的

目的，这种方案，结构简单容易掌握，各部分电路实现起来都非常容易。其原理框

图如图2-1所示：