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基于CPLD的数字钟设计

编辑:admin来源:本站原创作者:admin 时间:2016-10-27 14:13
目录
摘  要 i
ABSTRACT ii
第一章  绪论 1
  1.1  选题背景 1
     1.1.1  课题相关技术的发展 1
     1.1.2  课题研究的重要性 2
  1.2  课题研究的内容 2
第二章 CPLD器件理论 4
  2.1  CPLD简介 4
  2.2  CPLD基本结构 4
  2.3  CPLD系统设计流程 4
  2.4  CPLD开发编程原理 6
第三章 数字钟总体设计方案 7
  3.1  数字钟的构成 7
  3.2  数字钟的工作原理 7
第四章 单元电路设计 9
  4.1  分频模块电路 9
  4.2  校时控制模块电路 10
     4.2.1  按键接口电路原理 10
     4.2.2  按键接口的Verilog HDL描述 11
  4.3  计数模块设计与实现 12
     4.3.1  秒计数模块 12
     4.3.2  分计数模块 13
     4.3.3  时计数模块 13
     4.3.4年月日计数模块 14
  4.4  动态扫描及显示电路模块 15
     4.4.1  动态扫描模块 15
     4.4.2 显示模块 17

第五章 实验结论与研究展望 18
  5.1  实验结论 18
  5.2  研究展望 19
致谢 20
参考文献 21
附录 各模块详细代码 22

第一章  绪论
伴随着科学技术的进步,信息技术也进入了一个飞速发展的阶段,当今社会是信息技术大量使用的社会,而且商品能力也一天比一天强大,制造技术一天比一天复杂,更新的速度一天比一天快。信息电子产品飞速发展则离不开微电子行业工艺制造水准飞速提高和电子商品开发设计技术飞速发展的有力支撑。电子产品开发设计的先进计数代表就是电气自动化,即EDA(Electronic Design Automatic)技术。
本实验使用Verilog HDL硬件描述语言[1],该语言具有全方面,多功能的特点,有着非常强的描述能力,能够通过系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级三个层级的使用来进行设计;也支持对结构、数据流、行为三种形式的混合描述。这种硬件描述语言有着广泛的覆盖面和超强的抽象能力,所以在实际应用中被使用的愈加广泛。带有逻辑处理功能的加速处理器ASIC,是一种专用的集成系统电路。ASIC芯片CPLD与其他的芯片相比较其特殊性在于它较短的开发周期、较低的生产成本、相对先进的开发工具、过硬的质量以及可以随时在线检测等特点。
按键是控制过程中是经常被使用的I/O交换接口,当经过设置的按键被按下时,系统完成该按键被设置的相应功能。所以按键输入信号所能实现的作用是和程序的设计紧密联系在一起。按键的物理结构有所不同,所以需使用不同的逻辑编码。但是不论使用的编码是何形式,都会被转换成与输出效果对应的输入值,以实现输入输出的转换。
电子化时钟给我们生活的方方面面都造成了非常大的改变,这些改变与对这些改变的更多需求也在丰富与扩展着钟表现有的功能。数字钟被运用于生活生产中的方方面面,报警器的自动触发、电路的开关与切换、自动控制通断的动力设备,以及各种各样的应用。因此,学习数字钟、扩展研究出更多的应用,是一个非常现实与重要的课题。
1.1  选题背景
本节从数字钟发展的实际情况与CPLD嵌入式应用开发技术[2]出发,通过本课题的需求,以及对数字钟发展现状的学习,来进行基于CPLD芯片系统设计数字钟的研究,以此来学习电子产品的设计技术。
1.1.1  课题相关技术的发展
当今社会的电子产品[3]已经发展出了更多的功能,更小的体积,更低的功耗,相对传统电子产品,其显著提高在于大量运用大(超大)规模可编程逻辑器件,从而性能得到提高,体积得以缩小,同时,在降低产品功耗的同时大量使用现代化技术,提升了产品的竞争力和自动化程度,减短了开发周期。EDA集诸多最新科技之所长而开发形成的一门新技术[4]。
采用全新的结构和先进的技术的美国Altera公司开发的可编程逻辑器件和Quartus II开发环境,强强联合,其较高的性能与非常短的开发周期为电子产品的设计与开发提供了巨大的便利。
大规模可编程逻辑器件例如CPLD、FPGA芯片是EDA技术设计的主要载体[5],它以硬件描述语言为系统逻辑描述方式,主要工具为计算机上的软件开发系统和大规模可编程逻辑器件,通过相关软件,电子系统到硬件系统的逻辑编译通过软件的方式设计并自动完成逻辑分割、逻辑化简、逻辑映射、编程下载的工作。最终形成集成电子系统。
本设计中Verilog HDL语言和CPLD器件相结合,由数码管动态显示时间。已有数字钟的设计有诸多的实现方式,使用CPLD开发板则有其他硬件不具备的特点,它简单易学,便利快速,还具有较高的设计与实验成功率。使用CPLD开发板来进行数字钟设计,充分发挥了CPLD器件的诸多优良特点,使用户使用十分便捷。所以,本课题设计使用CPLD可编程逻辑器件来进行。
1.1.2  课题研究的重要性
当今社会中,新产品、新科技使人目不暇接,电子技术的发展也是层出不穷。我们可以自信的说,电子技术应用的地方遍布生活各个方面,我们的日常生活、工作以及我们的世界正被电子技术不断地改变。如今的时代,时间对我们越来越宝贵,现代生活节奏如此快,人们经常忘记了时间,而在某些重要场合或面对一些重要事情却忘记时间时,损失将会无法估量。基于这些无需争议的事

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