数字控制理论与设计课件-11

数字系统设计技术实验指导书

Experiment 2 Designing Number Comparer 实验目的： 熟悉QuartusII 的开发环境 熟练掌握编程开发流程 学习VHDL 的基本语法 学习VHDL 编程设计 实验内容：数值比较器设计 实验要求：熟练掌握QuartusII 开发环境下对可编程逻辑器件进行程序化设计的整套流程 设计输入使用插入模板 （Insert Template ） 在QuartusII 开发环境下对设计程序进行时序仿真 将生成的配置文件下载到实验板，进行最终的实物测试验证 实验原理：根据两位二进制数的大小得到对应的比较结果，其电路示意图及电路特性表为： 比较器特性表 比较器电路示意图 实验报告内容要求： （1） 实验目的； （2） 实验内容； （3） 实验要求； （4） 实验原理； （5） 程序编写； （6） 程序编译（首先选择器件具体型号）； （7） 功能仿真和芯片时序仿真； （8） 芯片引脚设定； （9） 适配下载结果及结论。 Number Comparer A(3..0) B(3..0) In_s In_l In_e Yl Ye Ys Y

Experiment 3 Designing 8 to1-Multiplxer 实验目的：熟悉QuartusII的开发环境 熟练掌握编程开发流程 学习VHDL的基本语法 学习VHDL编程设计 实验内容：八选一数据选择器设计。 实验要求：熟练掌握QuartusII开发环境下对可编程逻辑器件进行程序化设计的整套流程设计输入使用插入模板（Insert Template） 在QuartusII开发环境下对设计程序进行时序仿真 将生成的配置文件下载到实验板，进行最终的实物测试验证 实验原理： 电路功能表及其电路外部符号如下： 电路功能表 实验报告内容要求： （1）实验目的； （2）实验内容； （3）实验要求； （4）实验原理； （5）程序编写； （6）程序编译（首先选择器件具体型号）； （7）功能仿真和芯片时序仿真； （8）芯片引脚设定； （9）适配下载结果及结论。

电子系统设计总结报告汇编

电子系统设计总结报告 题目：医院呼叫系统 班级： 组别：第四组 指导教师：张廷荣 设计时间

医院呼叫系统 一、引言 1. 选题意义 1.1 性价比 在此次课程设计中，选用的原件蜂鸣器、74LS147译码器、555定时器等，都是较常见和比较常用的，比较经济实惠，节约成本。因此，该方案设计的医院呼叫系统经济适用，成本合适，性价比较高。 1.2 EWB模拟仿真 EWB模拟仿真图如图1所示(见附录1)。 综上所述，呼叫器应用广泛，所需器件价格低，成本低，性价比高。经过EWB模拟仿真结果可得出，它具有可实行性。所以我们选则这个题目进行设计与制作。2. 设计目标 对于此课题，主要分为三个模块，一是采用74LS147为核心进行优先编码，设计优先编码模块，多人同时呼救时，危重病人优先被医治；二是采用555定时器与74LS192组成呼叫系统控制模块，三是呼叫提示系统，由二极管和蜂鸣器组成，病房病人呼叫即开关闭合时，二极管发光提示，蜂鸣器报警，持续5秒钟 3.小组成员及分工 二、作品说明 1.功能 此设计是用于医院病人的紧急呼叫，它的功能如下： 1.当病人按下呼救信号按钮，呼救灯亮，同时显示病人编号，蜂鸣器发出5秒呼救声，等待医护人员来护理。 2.按照病人的病情划分出优先级别，有多个病人同时呼救时，系统优先显示最高级别的呼救编号。 3.当医护人员处理完最高级别呼救后，按下清零键，系统按优先等级先后显示其它病人编号。 2. 操作说明

此设计使用的的是四节1.5V干电池，放入电池槽中即可。病人在需要帮助时，只需按下与自己床位相对应的开关，医生便可获知病人相应的床位信息 三、基本原理 1. 原理图 (1) 方案呼叫系统电路原理框图如图2所示。 图2医院呼叫系统电路的原理框图 对于此课题，主要分为三个模块，一是采用74LS147为核心进行优先编码，设计优先编码模块，多人同时呼救时，数码管按优先级显示病人病房编号，危重病人优先被医治；二是采用555定时器与74LS192组成呼叫系统控制模块，控制呼叫提示系统；三是呼叫提示系统，由二极管和蜂鸣器组成，病房病人呼叫即开关闭合时，二极管发光提示，蜂鸣器报警，持续5秒钟。 (2) 电路原理图如图3所示(见附录2) 2.工作原理 (1) 直流电源 将四节电压为1.5V的干电池串联起来，为整个电路提供电压。 (2)呼叫控制模块 利用由555定时器和外接元件R 1、R 2 、C构成多谐振荡器，长时间的振震荡 信号驱动蜂鸣器呼叫。配以相应参数的阻容器件以及计数器74LS192，可将振荡时间准确的控制在要求的8秒钟 每次呼叫时长：T=(R1+2R2)×C1×Ln2×8 =（15+2×68）×0.00001×Ln2×8= 8s 呼叫控制电路原理图如图3所示：

数字系统设计

第一次作业 EDA 的英文全称是什么EDA 的中文含义是什么 答：ED自动化A 即Electronic Design Automation 的缩写，直译为：电子设计。 什么叫 EDA 技术利用 EDA 技术进行电子系统的设计有什么特点 答：EDA 技术有狭义和广义之分，狭义EDA 技术就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术，或称为IES/ASIC 自动设计技术。 ①用软件的方式设计硬件；②用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；③设计过程中可用有关软件进行各种仿真；④系统可现场编程，在线升级；⑤整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。 从使用的角度来讲，EDA 技术主要包括几个方面的内容这几个方面在整个电子系统的设计中分别起什么作用 答：EDA 技术的学习主要应掌握四个方面的内容：①大规模可编程逻辑器件；②硬件描述语言；③软件开发工具；④实验开发系统。其中，硬件描述语言是重点。对于大规模可编程逻辑器件，主要是了解其分类、基本结构、工作原理、各厂家产品的系列、性能指标以及如何选用，而对于各个产品的具体结构不必研究过细。对于硬件描述语言，除了掌握基本语法规定外，更重要的是要理解VHDL 的三个“精髓”：软件的强数据类型与硬件电路的惟一性、硬件行为的并行性决定了VHDL 语言的并行性、软件仿真的顺序性与实际硬件行为的并行性；要掌握系统的分析与建模方法，能够将各种基本语法规定熟练地运用于自己的设计中。对于软件开发工具，应熟练掌握从源程序的编辑、逻辑综合、逻辑适配以及各种仿真、硬件验证各步骤的使用。对于实验开发系统，主要能够根据自己所拥有

数字系统设计大作业

2014 ~ 2015学年第1 学期 《数字系统设计》 大作业 题目：4×4阵列键盘键信号检测电路设计专业：电子信息工程 班级： 姓名： 指导教师： 电气工程学院 2015 年12月

摘要 人类文明已进入到高度发达的信息化社会。信息化社会的发展离不开电子信息产品开发技术、产品品质的提高和进步。电子信息产品随着科学技术的进步，其电子器件和设计方法更新换代的速度日新月异。实现这种进步的主要原因就是电子设计技术和电子制造技术的发展，其核心就是电子设计自动化（EDA，Electronic Design Automation）技术，EDA技术的发展和推广应用又极大地推动了电子信息产业的发展。为保证电子系统设计的速度和质量，适应“第一时间推出产品”的设计要求，EDA技术正逐渐成为不可缺少的一项先进技术和重要工具。目前，在国内电子技术教学和产业界的技术推广中已形成“EDA热”,完全可以说，掌握EDA技术是电子信息类专业学生、工程技术人员所必备的基本能力和技能。 本设计主要利用VHDL硬件描述语言在EDA平台xilinx.ise.7.1i上设计一个4×4阵列键盘扫描电路，将行扫描信号输入阵列键盘，读取列信号的值，输出按键编码，从而判断出按键按下的位置。并且使用Modelsim软件进行模拟仿真，下载到EDA实验箱进行硬件验证。 关键词：EDA VHDL语言 4×4阵列键盘扫描

目录 《数字系统设计》 (1) 数字系统设计.............................................................................. 错误！未定义书签。摘要 (2) 关键词：EDA VHDL语言 4×4阵列键盘扫描 (2) 1、实验目的 (4) 2、实验要求 (4) 3、实验原理 (4) 4、总体框图 (5) 4.1.1方案一 (5) 4.1.2方案二 (5) 4.2设计思路 (6) 5、功能模块介绍 (8) 5.1键盘消抖模块 (8) 5.2键盘模块 (8) 5.3VHDL部分程序 (8) 6、实验结果 (10) 6.1综合电路图 (10) 6.2时序仿真 (11)

数字逻辑与数字系统设计课程大纲

“数字逻辑与数字系统设计”教学大纲 课程编号：OE2121017 课程名称：数字逻辑与数字系统设计英文名称：Digital Logic and Digital System Design 学时：60 学分：4 课程类型：必修课程性质：专业基础课 适用专业：电子信息与通信工程（大类）开课学期：4 先修课程：高等数学、大学物理、电路分析与模拟电子线路 开课院系：电工电子教学基地及相关学院 一、课程的教学任务与目标 数字逻辑与数字系统设计是重要的学科基础课。该课程与配套的“数字逻辑与数字系统设计实验”课程紧密结合，以问题驱动、案例教学、强化实践和能力培养为导向，通过课程讲授、单元实验、综合设计项目大作业、设计报告撰写、研讨讲评等环节，实现知识能力矩阵中1.1.2.2、1.2.1.2以及2.5、2.6、3.6、4.1、4.2的能力要求。 要求学生掌握数字电路的基本概念、基本原理和基本方法，了解电子设计自动化（EDA：Electronic Design Automation）技术和工具。数字电路部分要求学生掌握数制及编码、逻辑代数及逻辑函数的知识；掌握组合逻辑电路的分析与设计方法，熟悉常用的中规模组合逻辑部件的功能及其应用；掌握同步时序逻辑电路的分析和设计方法，典型的中大规模时序逻辑部件。EDA设计技术部分，需要了解现代数字系统设计的方法与过程，学习硬件描述语言，了解高密度可编程逻辑器件的基本原理及开发过程，掌握EDA 设计工具，培养学生设计较大规模的数字电路系统的能力。 本课程教学特点和主要目的： （1）本课程概念性、实践性、工程性都很强，教学中应特别注重理论联系实际和工程应用背景。 （2）使学生掌握经典的数字逻辑电路的基本概念和设计方法； （3）掌握当今EDA工具设计数字电路的方法。 （4）本课将硬件描述语言(HDL)融合到各章中，并在软件平台上进行随堂仿真, 通

数字系统设计-参考模板

第一次作业 1.1 EDA 的英文全称是什么？EDA 的中文含义是什么？ 答：ED自动化A 即 Electronic Design Automation 的缩写，直译为：电子设计。 1.2什么叫 EDA 技术？利用 EDA 技术进行电子系统的设计有什么特点？ 答：EDA 技术有狭义和广义之分，狭义 EDA 技术就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术，或称为 IES/ASIC 自动设计技术。①用软件的方式设计硬件；②用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；③设计过程中可用有关软件进行各种仿真；④系统可现场编程，在线升级；⑤整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。 1.3从使用的角度来讲，EDA 技术主要包括几个方面的内容？这几个方面在整个电子系统的设计中分别起什么作用？

答：EDA 技术的学习主要应掌握四个方面的内容：①大规模可编程逻辑器件；②硬件描述语言；③软件开发工具；④实验开发系统。其中，硬件描述语言是重点。对于大规模可编程逻辑器件，主要是了解其分类、基本结构、工作原理、各厂家产品的系列、性能指标以及如何选用，而对于各个产品的具体结构不必研究过细。对于硬件描述语言，除了掌握基本语法规定外，更重要的是要理解 VHDL 的三个“精髓”：软件的强数据类型与硬件电路的惟一性、硬件行为的并行性决定了 VHDL 语言的并行性、软件仿真的顺序性与实际硬件行为的并行性；要掌握系统的分析与建模方法，能够将各种基本语法规定熟练地运用于自己的设计中。对于软件开发工具，应熟练掌握从源程序的编辑、逻辑综合、逻辑适配以及各种仿真、硬件验证各步骤的使用。对于实验开发系统，主要能够根据自己所拥有的设备，熟练地进行硬件验证或变通地进行硬件验证。 1.4 什么叫可编程逻辑器件(简称 PLD)？ FPGA 和 CPLD 的中文含义分别是什么？国际上生产FPGA/CPLD 的主流公司，并且在国内占有较大市场份额的主要有哪几家？其产品系列有哪些？其可用逻辑门/等效门数大约在什么范围？ 答：可编程逻辑器件(简称 PLD)是一种由用户编程以实现某种 逻辑功能的新型逻辑器件。 FPGA 和 CPLD 分别是现场可编程 门阵列和复杂可编程逻辑器件的简称。国际上生产 FPGA/CPLD 的主流公司，并且在国内占有市场份额较大的主要是Xilinx，Altera，Lattice 三家公司。Xilinx 公司的 FPGA 器件有 XC2000，XC3000，XC4000，XC4000E，XC4000XLA，XC5200 系列 等，可用门数为 1200～18 000；Altera 公司的 CPLD 器件有

《verilog_数字系统设计课程》(第二版)思考题答案

绪论 1.什么是信号处理电路？它通常由哪两大部分组成？ 信号处理电路是进行一些复杂的数字运算和数据处理，并且又有实时响应要求的电路。它通常有高速数据通道接口和高速算法电路两大部分组成。 2.为什么要设计专用的信号处理电路？ 因为有的数字信号处理对时间的要求非常苛刻，以至于用高速的通用处理器也无法在规定的时间内完成必要的运算。通用微处理器芯片是为一般目的而设计的，运算的步骤必须通过程序编译后生成的机器码指令加载到存储器中，然后在微处理器芯片控制下，按时钟的节拍，逐条取出指令分析指令和执行指令，直到程序的结束。微处理器芯片中的内部总线和运算部件也是为通用目的而设计，即使是专为信号处理而设计的通用微处理器，因为它的通用性也不可能为某一特殊的算法来设计一系列的专用的运算电路而且其内部总线的宽度也不能随便的改变，只有通过改变程序，才能实现这个特殊的算法，因而其算法速度也受到限制所以要设计专用的信号处理电路。 3.什么是实时处理系统？ 实时处理系统是具有实时响应的处理系统。 4.为什么要用硬件描述语言来设计复杂的算法逻辑电路？ 因为现代复杂数字逻辑系统的设计都是借助于EDA工具完成的，无论电路系统的仿真和综合都需要掌握硬件描述语言。 5.能不能完全用C语言来代替硬件描述语言进行算法逻辑电路的设计？ 不能，因为基础算法的描述和验证通常用C语言来做。如果要设计一个专用的电路来进行这种对速度有要求的实时数据处理，除了以上C语言外，还须编写硬件描述语言程序进行仿真以便从电路结构上保证算法能在规定的时间内完成，并能通过与前端和后端的设备接口正确无误地交换数据。 6.为什么在算法逻辑电路的设计中需要用C语言和硬件描述语言配合使用来提高设计效率？ 首先C语言很灵活，查错功能强，还可以通过PLI编写自己的系统任务，并直接与硬件仿真器结合使用。C语言是目前世界上应用最为广泛的一种编程语言，因而C程序的设计环境比Verilog HDL更完整，此外，C语言有可靠地编译环境，语法完备，缺陷缺少，应用于许多的领域。比较起来，Verilog语言只是针对硬件描述的，在别处使用并不方便。而用Verilog的仿真，综合，查错等大部分软件都是商业软件，与C语言相比缺乏长期大量的使用，可靠性较差，亦有很多缺陷。所以只有在C语言的配合使用下,Verilog才能更好地发挥作用。C 语言与Verilog HDL语言相辅相成，互相配合使用。这就是即利用C语言的完整性又要结合Verilog对硬件描述的精确性，来更快更好地设计出符合性能要求的

数字系统设计技术

《数字系统设计技术》 实验报告 专业：电子信息技术（物联网）班级：物联网（1121） 姓名：Erin 徐 学号：1132106128

实验一：一位全加器设计 一、 实验目的 熟悉QuartusII 软件的使用，学会用原理图输入法设计逻辑电路，进一步巩固全加器原理及其EDA 实现。 二、 一位全加器原理 电路示意图如下所示：A 、B 、Sum 均为四位矢量信号。 Sum i =A i ⊕ i i Co i =A i B i +(A i +B i )Ci i 三、 设计过程与步骤 在D 盘建立了一个EDA 文件夹，在EDA 里新建了本次试验的adder 文件夹，打开quartus 软件后在file 里面进入new project wizard ，输入D 盘EDA ，adder 的路径，取名。后打开新建verilog hdl file ，编写程序，后运行。成功之后，在打开新建，选择other files 中的vector waveform file 。之后在当前界面双击，点击node finder 在list 里面选中输入和输出的对应符号，即：a ，b ，sum ，ci ，co 。确定之后，修改输入的相应数值，进行仿真。再自己计算验证仿真的正确性。 Co Sum

四、仿真结果 五、实验总结 在实验之前对这个quartus软件还不是很熟悉，在正式实验之前，摸索过怎么建立文件等等之后慢慢开始熟悉了的。一开始的时候程序还不会编译，查找了数字电路书后，对全加器的原理进行了理解后再动手的。在编写程序时参照了老师上课讲的题，运行之后有很多问题出现，比如第一行一直提示出错，后来经过琢磨发现是命名的问题。运行好之后再进行仿真。对输入的a，b，ci进行数据调整。 之后结果就有了。总的来说这个过程还是比较简单的。

传统数字电路设计方案方法与现代数字电路设计方法比较.doc

传统数字电路设计方法与现代数字电路设计方法比较 专业: 姓名：学号： 摘要：本文对7段数码管显示功能设计分别采用传统数字电路和现代数字电路fpga（verilog hdl）实现。并对设计流程进行对比，从而得出各个方法的优劣。 关键字：7段数码管显示；传统数字电路；现代数字电路fpga 1.数字系统设计方法 传统的数字系统的设计方法是画出逻辑图，这个图包含SSI的门和MSI的逻辑功能，然后人工通过真值表和通过卡诺图进行化简，得到最小的表达式，然后在基于TTL的LSI芯片上实现数字逻辑的功能。 现代的数字系统设计是使用硬件描述语言（Hardware Description Language, HDL）来设计数字系统。最广泛使用的HDL语言是VHDL和Verilog HDL。这些语言允许设计人员通过写程序描述逻辑电路的行为来设计数字系统。程序能用来仿真电路的操作和在CPLD、FPGA 或者专用集成电路ASIC上综合出一个真正的实现 2.传统数字系统设计。 1.1 设计流程 传统的数字系统设计基于传统的“人工”方式完成，当设计目标给定后，给出设计目标的真 值表描述，然后使用卡诺图对真值表进行化简，得到最小的表达式，然后使用TTL的LSI 电路实现最小的表达式，最后使用调试工具和仪器，对系统进行调试。

1.2 功能实现 1）设计目标：在一个共阳极的7段数码管上显示相对应的0-F的值。 2）设计目标的真值表描述：图1.2首先给出了七段数码管的符号表示，当其是共阳极时，只有相应的段给低电平‘0’时，该段亮，否则灭。 3）使用卡诺图对真值表进行化简，7段数码管e段的卡诺图化简过程如图。

数字系统设计

东南大学自动化学院 《数字系统课程设计》 专业综合设计报告 姓名：_________________________ 学号: 专业：________________________ 实验室: 组别：______________________同组人员： 设计时间：年月日 评定成绩： _____________________ 审阅教师:

一.课程设计的目的与要求 二.原理设计 三.架构设计 四.方案实现与测试 五.分析与总结

专业综合设计的目的与要求（含设计指标） 主干道与乡村公路十字交叉路口在现代化的农村星罗棋布，为确保车辆安全、迅速地通过， 在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。红灯禁止通行；绿灯允许通行；黄 灯亮则给行驶中的车辆有时间行驶到禁行线之外。 主干道和乡村公路都安装了传感器， 检测 车辆通行情况，用于主干道的优先权控制。 设计任务与要求 （1）当乡村公路无车时，始终保持乡村公路红灯亮，主干道绿灯亮。 （2）当乡村公路有车时，而主干道通车时间已经超过它的最短通车时间时，禁止主干道通 行，让乡村公路通行。主干道最短通车时间为 25s 。 （3）当乡村公路和主干道都有车时，按主干道通车 25s ，乡村公路通车 16s 交替进行。 （ 4）不论主干道情况如何，乡村公路通车最长时间为 16s 。 （5）在每次由绿灯亮变成红灯亮的转换过程中间，要亮 5s 时间的黄灯作为过渡。 （6）用开关代替传感器作为检测车辆是否到来的信号。用红、绿、黄三种颜色的发光二极 管作交通灯。 要求显示时间，倒计时。 . 原理设计（或基本原理） HDL 语言，用ONEHOTI 犬态机编码表示交通灯控制器的四个状态（状态 0010，状态三： 0100，状态四： 1000）： 设置两个外部控制条件：重置（ set ）；乡村干道是否有车（ c —— c=1 表示无车； c=0 表示有 车） 设置一个内部控制条件： 时间是否计满 （ state —— state=0 表示计数完成； state=1 表示计 数没有完成） 本设计采用 Verilog ： 0001，状态二： 主干道红灯，显示 5 秒；乡村干道黄灯，显示 5 秒——（ 0001） 主干道红灯，显示 21 秒；乡村干道绿灯，显示 16 秒——（ 0010） 主干道黄灯，显示 5 秒；乡村干道红灯，显示 5 秒——（ 0100） 主干道绿灯，显示 25 秒；乡村干道红灯，显示 30 秒——（ 1000）

数字系统设计与verilogHDL课程设计

数字系统设计与v e r i l o g H D L课程设计设计题目：实用多功能数字钟 专业：电子信息科学与技术 班级：0313410 学号： 姓名：杨存智 指导老师：黄双林 摘要 本课程设计利用QuartusII软件VerilogVHDL语言的基本运用设计一个多功能数字钟，经分析采用模块化设计方法，分别是顶层模块、alarm、alarm_time、counter_time、clk50mto1、led、switch、bitel、adder、sound_ddd、sound_ddd_du模块，再进行试验设计和软件仿真调试，分别实现时分秒计时、闹钟闹铃、时分秒手动校时、时分秒清零，时间保持和整点报时等多种基本功能。 单个模块调试达到预期目标，再将整体模块进行试验设计和软件仿真调试，已完全达到分块模式设计功能，并达到设计目标要求。 关键字：多功能数字钟、Verilog、模块、调试、仿真、功能 目录

课程设计的目的 通过课程设计的锻炼，要求学生掌握Verilog HDL语言的一般设计方法，掌握Verilog HDL语言的基本运用，具备初步的独立设计能力，提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，基于实践、源于实践，实践出真知，实践检验真理，培养学生的创新精神。 掌握现代数字逻辑电路的应用设计方法，进一步掌握电子仪器的正确使用方法，以及掌握利用计算机进行电子设计自动化(EDA)的基本方法。 课程设计的任务与要求 用Verilog HDL语言设计一个多功能的数字钟，具有下述功能： (1）计时功能。包括时、分、秒的计时； (2)定时与闹钟功能：能在设定的时间发出闹铃音； (3)校时功能。对时、分和秒能手动调整以校准时间； (4)整点报时功能；每逢整点，产生“嘀嘀嘀嘀一嘟”四短一长的报时音。 2．课程设计思路及其原理 数字计时器要实现时分秒计时、闹钟闹铃、时分秒手动校时、时分秒清零，时间保持和整点报时等多种基本功能，所有功能都基于计时功能。因此首先需要获得具有精确振荡时间的脉振信号，以此作为计时电路的时序基础，实验中可以使用的振荡频率源为50MHZ，通过分频获得所需脉冲频率1Hz。得到1hz脉冲后，要产生计时模块，必须需要加法器来进行加法，因此需要一个全加器，此实验中设计一个八位全加器来满足要求。 数字电路设计中，皆采用二进制加法，为实现实验中时分秒的最大功能，本实验中采用十六进制加法器，再进行BCD码进行转换来实现正常时钟显示。为产生秒位，设计一个模60计数器，利用加法器对1HZ 的脉冲进行秒计数，产生秒位；为产生分位，通过秒位的进位产生分计数脉冲，分位也由模60计数器构成；为产生时位，用一个模24计数器对分位的进位脉冲进行计数。整个数字计时器的计数部分共包括六位：时十位、时个位、分十位、分个位、秒十位和秒个位。基本的计时模块完成之后，整点报时、清零、校时、LED显示、闹铃模块可以相互实现，其中，闹铃模块与计时模块的显示相互并行。 清零功能是通过控制计数器清零端的电平高低来实现的。只需使清零开关按下时各计数器的清零端均可靠接入有效电平（本实验中是低电平），而清零开关断开时各清零端均接入无效电平即可。 保持功能是通过逻辑门控制秒计数器输入端的1Hz脉冲实现的。正常情况下，开关不影响脉冲输入即秒正常计数，当按下开关后，使脉冲无法进入计数端，从而实现计时保持功能。

现代数字系统设计期末考试

目录： 第一部分：设计题目及总体要求简介 (3) 1. 设计题目 (3) 2. 总体要求简介 (3) 第二部分：设计方案说明 (3) 第三部分：各部分功能介绍及程序 (3) 1.1 系统框图 (3) 1.2.部分模块程序及说明 (4) (1)计时和调整模块 (4) (2）闹铃功能 (5) （3）显示控制模块 (5) （4）整点报时模块 (6) (5)数码管控制各个模块 (6) 2. 选择的FPGA芯片及配置 (7) 3. 各模块（元件）说明 (8) 3.1顶层文件端口说明 (8) 3.2顶层文件引脚映射说明 (9) 第四部分：仿真结果 (9) 1.计时仿真 (9) 2.闹铃功能仿真与整点报时仿真 (10) 3.校时功能仿真 (10) 输入激励信号说明，输出结果说明 (11) 附录：源程序 (11)

内容： 第一部分：设计题目及总体要求简介 1. 设计题目：自动打铃系统设计 2. 总体要求简介： ①基本计时和显示功能（24小时制显示），包括： 1. 24小时制显示 2. 动态扫描显示； 3. 显示格式：88-88-88 ②能设置当前时间(含时、分) ③能实现基本打铃功能，规定： 上午06:00起床铃，打铃5s； 第二部分：设计方案说明（1）先绘制系统流程框图。（2）用EDA技术与verilog 编程实现计时与显示功能，能设置当前时间还要实现基本打铃功能。 第三部分：各部分功能介绍及程序（部分） 1.1 系统框图

1.2.部分模块程序及说明 （1）计时和调整模块 1.秒计时和秒调整模块 always @(posedge clk_1hz) //秒计时和秒调整进程if(!(sec1^8'h59)|turn&(!m)) begin sec1 <= 0; if(!(turn&(!m))) minclk <= 1; end //按住"turn"秒信号清0 else begin if(sec1[3:0] == 4'b1001) begin sec1[3:0] <= 4'b0000; sec1[7:4] <= sec1[7:4] + 1;end else sec1[3:0] <= sec1[3:0] + 1; minclk <= 0; end 用于秒计时以及计时状态下的秒调整功能。 2.分计时和分调整模块 always @(posedge ct1) //分计时和分调整进程begin if(min1 == 8'h59) begin min1 <= 0;hclk <= 1; end else begin if(min1[3:0] == 9) begin min1[3:0] <= 0; min1[7:4] <= min1[7:4] + 1; end else min1[3:0] <= min1[3:0] + 1; hclk <= 0; end end 用于分计时以及计时状态下的分调整功能

数字系统设计原理和方法

论述数字系统设计的原理和方法 一、数字系统原理 数字系统,即有一些逻辑单元构成的具备数字运算和逻辑处理的一类算术系统,完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路。用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。 数字电路一般分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。 组合逻辑电路简称组合电路，它由最基本的的逻辑门电路组合而成。特点是:输出值只与当时的输入值有关,即输出惟一地由当时的输入值决定。电路没有记忆功能,输出状态随着输入状态的变化而变化，类似于电阻性电路，如加法器、译码器、编码器、数据选择器等都属于此类。 时序逻辑电路简称时序电路，它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路（输出到输入）或器件组合而成的电路,与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。时序电路的特点是:输出不仅取决于当时的输入值，而且还与电路过去的状态有关。它类似于含储能元件的电感或电容的电路,如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器等电路都是时序电路的典型器件。 数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进制数字信号,既能进行算术运算 又能方便地进行逻辑运算（与、或、非、判断、比较、处理等），因此极其适合于运算、 比较、存储、传输、控制、决策等应用。以二进制作为基础的数字逻辑电路,简单可靠，准 确性高。集成度高,体积小,功耗低是数字电路突出的优点之一。电路的设计、维修、维护 灵活方便,随着集成电路技术的高速发展,数字逻辑电路的集成度越来越高，集成电路块的 功能随着小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路(LＳI)、超 大规模集成电路（ＶＬSＩ)的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升到系统级。 电路的设计组成只需采用一些标准的集成电路块单元连接而成。对于非标准的特殊电路还 可以使用可编程序逻辑阵列电路，通过编程的方法实现任意的逻辑功能。 因为数字系统的稳定，易于实现等特点，因此数字系统设计广泛的应用于电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、航天等科学技术各个领域。 二、实现方法

对数字系统设计的认识

对数字系统设计的认识 对数字系统设计的认识 摘要：当今世界，电子技术飞速发展，新器件和新产品不断涌现，人类已进入数字 化时代，数字技术已渗透到人类生活的诸多领域, 随着电子计算机技术的迅猛发展，计算 机辅助设计技术深人人类经济生活的各个领域，电子CAD 就是应用计算机辅助设计技术来进行电子产品的设计、开发、制造，现代数字系统设计内容非常广泛，系统功能日趋完善 和智能化。基于网上设计的EDA 技术，具有标准化的设计方法和设计语言，已经成为信息产业界的共同平台，成为数字系统设计的必然选择。关键词：数字系统； EDA； CAD 当今世界，电子技术飞速发展，新器件和新产品不断涌现，人类已进入数字化时代， 数字技术已渗透到人类生活的诸多领域, 随着电子计算机技术的迅猛发展，计算机辅助设 计技术深人人类经济生活的各个领域，电子CAD 就是应用计算机辅助设计技术来进行电子产品的设计、开发、制造，现代数字系统设计内容非常广泛，系统功能日趋完善和智能化。基于网上设计的EDA 技术，具有标准化的设计方法和设计语言，已经成为信息产业界的共同平台，成为数字系统设计的必然选择。 2 现代电子系统设计领域中的EDA 技术的作用 现代电子系统设计领域中的EDA 是随着计算机辅助设计技术的提高和可编程逻辑器件的出现应运而生并不断完善。可编程逻辑器件，特别是目前CPLD/FPGA的广泛应用，为数 字系统的设计带来极大的灵活性。由于该器件可以通过软件编程而对其硬件的结构和工作 方式进行重构，使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传 统的数字系统设计方法、设计过程，乃至设计观念。 EDA 技术就是以计算机为工具进行电子设计。现代的EDA 软件平台已突破了早期仅能进行PCB 版图设计，它集设计、仿真、测试于一体，配备了系统设计自动化的全部工具：配置了多种能兼用和混合使用的逻辑描述输入工具；同时还配置了高性能的逻辑综合、优 化和仿真模拟工具。EDA 技术借助于大规模集成的可编程逻辑器件PLD （Programmable Logic Device）和高效的设计软件，用户不仅可通过直接对芯片结构的设计实现多种数字 逻辑系统功能，而且由于管脚定义的灵活性，大大减轻了电路图设计和电路板设计的工作 量和难度；同时，这种基于可编程逻辑器件芯片的设计大大减少了系统芯片的数量，缩小 了系统的体积，提高了系统的可靠性。如今只需一台计算机、一套EDA 软件和一片PLD 芯片，就能在家中完成大规模集成电路和数字系统的设计。 目前大规模PLD 系统正朝着为设计者提供系统内可再编程(或可再配置) 的能力方向 发展，即只要把器件插在系统电路板上，就随对其进行编程或再编程，这就为设计者进行 电子系统设计和开发提供了可实现的最新手段。采用系统内可再编程的技术，使得系统内 硬件的功能可以象软件一样地被编程来配置，从而可以使电子系统的设计和产品性能的改

《 数字系统设计 》试卷含答案

,考试作弊将带来严重后果！ 华南理工大学期末考试 《数字系统设计》试卷 1. 考前请将密封线内各项信息填写清楚； 所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)； ．考试形式：开（闭）卷； (每小题2分，共16分) 大规模可编程器件主要有FPGA、CPLD两类，下列对CPLD结构与工作原理( C ) CPLD即是现场可编程逻辑器件的英文简称； CPLD是基于查找表结构的可编程逻辑器件； 早期的CPLD是从GAL的结构扩展而来； 在Altera公司生产的器件中，FLEX10K 系列属CPLD结构； 在VHDL语言中，下列对时钟边沿检测描述中，错误的是( D ) then ...; then ...; then ...; 在VHDL语言中，下列对进程（PROCESS）语句的语句结构及语法规则的描述中，正确( A ) PROCESS为一无限循环语句；敏感信号发生更新时启动进程，执行完成后，等待下一. 敏感信号参数表中，应列出进程中使用的所有输入信号； 进程由说明部分、结构体部分、和敏感信号参数表三部分组成； 当前进程中声明的信号也可用于其他进程 基于EDA软件的FPGA / CPLD设计流程，以下流程中哪个是正确的：( C ) 原理图/HDL文本输入→适配→综合→时序仿真→编程下载→功能仿真→硬件测试 原理图/HDL文本输入→功能仿真→综合→时序仿真→编程下载→适配→硬件测试； 原理图/HDL文本输入→功能仿真→综合→适配→时序仿真→编程下载→硬件测试 原理图/HDL文本输入→适配→时序仿真→编程下载→功能仿真→综合→硬件测试。 关于综合，从输入设计文件到产生编程文件的顺序正确的是：(B) ．逻辑综合→高层次综合→物理综合；

对数字系统设计的认识

对数字系统设计的认识 摘要：当今世界，电子技术飞速发展，新器件和新产品不断涌现，人类已进入数字化时代，数字技术已渗透到人类生活的 诸多领域,随着电子计算机技术的迅猛发展，计算机辅助设计技术深人人类经济生活的各个领域，电子CAD就是应用计算机辅助设计技术来进行电子产品的设计、开发、制造，现代数字系统设计内容非常广泛，系统功能日趋完善和智能化。基于网上设计的EDA技术，具有标准化的设计方法和设计语言，已经成为信息产业界的共同平台，成为数字系统设计的必然选择。 关键词：数字系统； EDA； CAD 当今世界，电子技术飞速发展，新器件和新产品 不断涌现，人类已进入数字化时代，数字技术已渗透到人类生活的诸多领域,随着电子计算机技术的迅猛发展，计算机辅助设计技术深人人类经济生活的各个领域，电子CAD就是应用计算机辅助设计技术来进行电子产品的设计、开发、制造，现代数字系统设计内容非常广泛，系统功能日趋完善和智能化。基于网上设计的EDA技术，具有标准化的设计方法和设计语言，已经成为信息产业界的共同平台，成为数字系统设计的必然选择。 1计算机辅助技术的分类 电子系统的设计，根据采用计算机辅助技术的介入程度，可以分为3类： 第一类是人工设计方法，这是一种传统的设计方法，从方案的提出到验证和修改均采用人工手段完成，尤其是系统的验证需要经过实际搭试电路来完成。因此这种方法花费大、效率低，制造周期长。 第二类人和计算机共同完成电子系统的设计，这就是早期的电子CAD方法。借助于计算机来完成数据处理、模拟评价、设计验证等部分工作，即借助于计算机，人们可以设计规模稍大的电子系统，设计阶段中的许多工作尚需人工来完成。 第三类设计方法称为电子设计自动化（Electronic Design Automation，简称 EDA）。电子系统的整个设计过程或大部分设计均由计算机来完成。因此可以说EDA是电于CAD发展的必然趋势，是电子CAD的高级阶段。本书所介绍的现代数字系统的设计就是采用EDA 技术进行设计。当然 ,这里的所谓 EDA主要是指数字系统的自动化设计,因为这一领域的软硬件方面的技术已比较成熟,应用的普及程度也已比较大。而模拟电子系统的EDA正在进入实用。此外,由于电子信息领域的全面数字化,基于EDA的数字系统的设计技术具有更大的应用市场和更紧迫的需求性。2现代电子系统设计领域中的EDA技术的作用现代电子系统设计领域中的EDA是随着计算机辅助设计技术的提高和可编程逻辑器件的出现应运而生并不断完善。可编程逻辑器件，特别是目前CPLD/FPGA 的广泛应用，为数字系统的设计带来极大的灵活性。由于该器件可以通过软件编程而对其硬件的结构和工作方式进行重构，使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程，乃至设计观念。 EDA技术就是以计算机为工具进行电子设计。现代的EDA软件平台已突破了早期仅能进行PCB版图设计，它集设计、仿真、测试于一体，配备了系统设计自动化的全部工具：配置了多种能兼用和混合使用的逻辑描述输入工具；同时还配置了高性能的逻辑综合、优化和仿真模拟工具。EDA技术借助于大规模集成的可编程逻辑器件PLD（Programmable Logic Device）和高效的设计软件，用户不仅可通过直接对芯片结构的设计实现多种数字逻辑系统功能，而且由于管脚定义的灵活性，大大减轻了电路图设计和电路板设计的工作量和难度；同时，这种基于可编程逻辑器件芯片的设计大大减少了系统芯片的数量，缩小了系统的体积，提高了系统的可靠性。如今只需一台计算机、一套EDA 软件和一片PLD芯片，就能在家中完成大规模集成电路和数字系统的设计。 目前大规模PLD系统正朝着为设计者提供系统内可再编程(或可再配置)的能力方向发展，即只要把器件插在系统电路板上，就随对其进行编程或再编程，这就为设计者进行电子系统设计和开发提供了可实现的最新手段。采用系统内可再编程的技术，使得系统内硬件的功能可以象软件一样地被编程来配置，从而可以使电子系统的设计和产品性能的改进及扩充变得十分简单。采用这种技术，对系统的设计、制造、测试和维护也产生了重大的影响，给样机设计、电路板调试、系统制造和系统升级带来革命性的变化。 页 1

现代数字系统设计方法和流程

现代数字系统的设计方法 专业：电力电子与电力传动 学号：212012********* 姓名：刘滔 摘要 随着微电子技术和计算机技术的不断发展，在涉及通信、国防、航天、工业自动化、仪器仪表等领域的电子系统设计工作中，EDA技术的含量正以惊人的速度上升，它已成为当今电子技术发展的前沿之一。现代社会电子产品更新换代的速度越来越快，传统的自下而上(Bottom-Up)的设计方法越来越适应不了这种挑战。随着可编程逻辑器件集成规模的迅速扩大，自身功能的不断完善，以及计算机辅助设计技术的不断发展，在现代电子系统设计领域，EDA(Electronic Design Automation)技术便引起了人们的极大关注。设计者的工作仅限于利用软件的方式来完成对系统硬件功能的描述。相应的FPGA/CPLD器件，在EDA工具的帮助下，就可以得到最后的设计结果。本文首先阐述了EDA技术的基本概念、发展过程和基本特征，最后着重分析EDA技术在两个不同层次上的工作流程，即电路级设计和系统级设计，引入了一种自顶向下的高层次电子设计方法。 关键词：设计方法电子系统设计EDA 一、现代数字系统设计的概述 EDA（Electronic Design Automation）工程是现代电子信息工程领域中一门发展迅速的新技术。EDA的定义有广义和狭义之分，广义定义EDA包括半导体工艺设计自动化、可编程器件设计自动化、电子系统设计自动化、印制电路板设计自动化、仿真与测试故障诊断自动化等。狭义定义的EDA就是电子设计自动化。 EDA技术主要有四个方面： 1、可编程逻辑器件，即应用EDA技术完成电子系统设计的载体； 2、硬件描述语言（VHDL 或者 Verilog）。它用来描述系统的结构和功能，是EDA的主要表达手段； 3、配套的软件工具。它用来完成电子系统的智能化设计； 4、实验开发系统。在整个EDA设计电子系统的过程中，实验开发系统是实现可编程器件下载和验证的工具，现代EDA技术是20世纪90年代初从计算机辅助设计、辅助制造和辅助测试等工程概念发展而来的。它的成熟主要经历了三个阶段，即： 计算机辅助设计（CAD，Computer Aided Design） 计算机辅助工程设计（CAED，Computer Aided Engineering Design） 电子设计自动化（EDA，Electronic System DesignAutomation）。 EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，它的基本特征是：设计人员按照“自顶向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件，这样的设计方法被称为高层次的电子设计方法。下面介绍与EDA基本特征有关的几个概念。