EDA技术实践七人表决器报告完美版09级

课程设计
课程名称硬件描述语言与EDA技术
题目名称硬件描述语言与EDA技术实践学生学院材料与能源
专业班级09微电子学(1)班
学号3109007468
学生姓名钟万友
指导教师陈先朝
2011年12月9日
广东工业大学课程设计任务书
题目名称硬件描述语言与EDA技术实践
学生学院材料与能源学院
专业班级09微电子学(1)班
姓名钟万友
学号3109007468
一、课程设计的内容
1.系统功能分析；
2.实现系统功能的方案设计；
3.编写各功能模块VHDL语言程序；
4.对各功能模块进行编译、综合、仿真和验证；
5.顶层文件设计；
6.整个系统进行编译、综合、仿真和验证；
7.在CPLD/FPGA实验开发系统试验箱上进行硬件验证。

二、课程设计的要求与数据
1.按所布置的题目要求，每一位学生独立完成全过程；
2.分模块层次化设计；
3.各功能模块的底层文件必须用VHDL语言设计，顶层文件可用VHDL语
言设计，也可以用原理图设计。

三、课程设计应完成的工作
1.所要求设计内容的全部工作；
2.按设计指导书要求提交一份报告书；
3.提交电子版的设计全部内容：工程目录文件夹中的全部内容，报告书
四、课程设计进程安排
五、应收集的资料及主要参考文献
1.陈先朝，硬件描述语言与EDA技术实践指导书，2011年11月
2.曹昕燕等编著，EDA技术实验与课程设计，清华大学出版社，2006年5
月
3.刘欲晓等编著，EDA技术与VHDL电路开发应用实践，电子工业出版社，
2009年4月
4.刘昌华等编著，数字逻辑EDA设计与实践：MAX+plusⅡ与Quartus
Ⅱ双剑合璧，国防工业出版社，2009年
5.刘江海主编，EDA技术课程设计，华中科技大学出版社，2009年1月
发出任务书日期：2011年12月5日指导教师签名：
计划完成日期：2011年12月9日基层教学单位责任人签章：
主管院长签章：
七人表决器设计
一、设计目的
1.熟悉Quartus II软件的使用。

2.熟悉七人表决器的工作原理
3.熟悉EDA开发的基本流程。

二、设计要求
表决器就是对于一个行为，由多个人投票，如果同意的票数过半，就认为此行为可行；否则如果否决的票数过半，则认为此行为无效。

七人表决器由七个人来投票，当同意的票数大于或者等于4人时，则认为同意；反之，当否决的票数大于或者等于4人时，则认为不同意。

实验中用7个拨挡开关来表示七个人，当对应的拨挡开关输入为‘1’时，表示此人同意；否则若拨挡开关输入为‘0’时，则表示此人反对。

表决的结果用一个LED表示，若表决的结果为同意，则LED被点亮，；否则，如果表决的结果为反对，则LED不会被点亮。

同时用七段显示数码管来显示赞成的人数和反对的人数。

三、电路及连线设计
管脚分配：
实验符号对应附录符号管脚
K1 K1 PIN_28
K2 K2 PIN_29
K3 K3 PIN_30
K4 K4 PIN_31
K5 K5 PIN_38
K6 K6 PIN_39
K7 K7 PIN_40
A A PIN_141
B B PIN_142
C C PIN_143
D D PIN_144
E E PIN_147
F F PIN_148
G G PIN_149
m_Result SEG5 PIN_190
A A PIN_157
B B PIN_158
C C PIN_159
D D PIN_160
E E PIN_170
F F PIN_172
G G PIN_173
四、使用说明
本设计就是利用芯片ACEX1K系列的EP1K30QC208-3，拨挡开关模块和LED模块来实现一个简单的七人表决器的功能。

拨挡开关模块中的sw1～sw7表示七个人，当拨挡开关输入为‘1’
时，表示对应的人投同意票，否则当拨挡开关输入为‘0’时，表示对应的人投反对票；LED模块中SEG5表示七人表决的结果，当SEG5点亮时，表示一致同意，否则当SEG5熄灭时，表示一致反对。

然后数码管SEG1和SEG2分别显示赞成，反对的人数。

五、流程图设计
六、程序设计如下：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY UG IS
PORT(clk:IN STD_LOGIC;
am:IN STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
y:OUT STD_LOGIC;
y1,y2:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0)); END ENTITY UG;
ARCHITECTURE one OF UG IS
SIGNAL q:STD_LOGIC;
SIGNAL q1,q2:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); BEGIN
PROCESS(am)
VARIABLE shu:INTEGER;
BEGIN
shu:=0;
IF clk'EVENT AND clk='1' THEN
IF am(0)='1' THEN shu:=shu+1;END IF;
IF am(1)='1' THEN shu:=shu+1;END IF;
IF am(2)='1' THEN shu:=shu+1;END IF;
IF am(3)='1' THEN shu:=shu+1;END IF;
IF am(4)='1' THEN shu:=shu+1;END IF;
IF am(5)='1' THEN shu:=shu+1;END IF;
IF am(6)='1' THEN shu:=shu+1;END IF;
CASE shu IS
WHEN 0 => q<='0';q1<="1111110";q2<="1110000"; WHEN 1 => q<='0';q1<="0110000";q2<="1011111"; WHEN 2 => q<='0';q1<="1101101";q2<="1011011"; WHEN 3 => q<='0';q1<="1111001";q2<="0110011"; WHEN 4 => q<='1';q1<="0110011";q2<="1111001"; WHEN 5 => q<='1';q1<="1011011";q2<="1101101"; WHEN 6 => q<='1';q1<="1011111";q2<="0110000"; WHEN 7 => q<='1';q1<="1110000";q2<="1111110";
WHEN OTHERS =>
q<='Z';q1<="ZZZZZZZ";q2<="ZZZZZZZ"; END CASE;
y<=q;
y1<=q1;
y2<=q2;
END IF;
END PROCESS;
END ARCHITECTURE one;
七、波形时序仿真
八、波形分析
当七个人am(6)、am（5）、am（4）、am（3）、am（2）、am（1）、am（0）投票结果为“1101111“，则数码管SEG1的结果是“1011111”
即显示数字“6”，数码管SEG2结果是“0110000”，显示数字“1”，此时LED灯亮，投票通过；当七个人投票结果是
“0111000”，SEG1显示“3”，SEG2显示“4”，LED灯不亮，投票不通过。

以此类推。

九、管脚分配
十、设计问题与解决方法
在本程序中因为是多路输出，输出存在时序差，产生竞争冒险现象，导致在时序仿真的时候输出波形中产生“毛刺”，为了去除这些“毛刺”，加入一个时钟信号CLK,其周期设置为20ns. 十一、设计总结：
通过这段时间的EDA课程设计，我更加熟练的掌握了EDA 开发的基本流程，熟练的使用Quartus II软件进行编程，在大家的努力之下，我们完成了七人表决器的相关设计，在此我要感谢我的组员和在EDA设计中给于我们很多帮助的老师们。

同时，我发现了自己的编程思路还不是很清晰，需要在以后的学习中加
强锻炼。

十二、参考文献：
[1] 延明，张亦化.数字电路EDA技术入门.北京:邮电大学出版社，2006
[2] 徐惠民，安德宁.数字逻辑设计与VHDL描述.北京:机械工程出版社，2002
[3]潘松，王国栋.VHDL实用教程.成都:电子科技大学出版社，2001。