VHDL与复杂数字系统设计3

VHDL与复杂数字系统设计

上机实验3：时序逻辑电路的VHDL程序设计

一、实验目的：

1.掌握在Max＋plus II开发平台上，使用硬件描述语言设计电路的基本操作步

骤；

运用所学VHDL的描述语句完成一种时序逻辑电路的设计。

二、实验内容：

设计一个16位的寄存器，带有异步清零、时钟使能控制和输出三态控制功能。

三、实验过程：

1、程序：

2、仿真波形;

①正常工作时波形：

②保持其它引脚不变，oe变为低电平波形如下：

由波形图分析可知OE为输出使能，为高电平时，寄存数据从端口Q[1..16]输出，否则，端口Q[1..16]呈高阻态。

③保持其它引脚不变，clr变为高电平波形如下：

由波形图分析可知CLR为异步清零，高电平有效

④保持其它引脚不变，clken变为低电平波形如下：

3、时序分析：

①电路工作频率;

②建立时间：

③延迟时间：

微电子2班

郭谦

2012700416

数字集成电路知识点整理

Digital IC：数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统 第一章引论 1、数字IC芯片制造步骤 设计：前端设计（行为设计、体系结构设计、结构设计）、后端设计（逻辑设计、电路设计、版图设计） 制版：根据版图制作加工用的光刻版 制造：划片：将圆片切割成一个一个的管芯（划片槽） 封装：用金丝把管芯的压焊块（pad）与管壳的引脚相连 测试：测试芯片的工作情况 2、数字IC的设计方法 分层设计思想：每个层次都由下一个层次的若干个模块组成，自顶向下每个层次、每个模块分别进行建模与验证 SoC设计方法：IP模块（硬核（Hardcore)、软核（Softcore)、固核（Firmcore））与设计复用Foundry（代工）、Fabless（芯片设计）、Chipless（IP设计）“三足鼎立”——SoC发展的模式 3、数字IC的质量评价标准（重点：成本、延时、功耗，还有能量啦可靠性啦驱动能力啦之类的） NRE (Non-Recurrent Engineering) 成本 设计时间和投入，掩膜生产，样品生产 一次性成本 Recurrent 成本 工艺制造（silicon processing），封装（packaging），测试（test） 正比于产量 一阶RC网路传播延时：正比于此电路下拉电阻和负载电容所形成的时间常数 功耗：emmmm自己算 4、EDA设计流程 IP设计系统设计（SystemC）模块设计（verilog） 综合 版图设计(.ICC) 电路级设计（.v 基本不可读）综合过程中用到的文件类型(都是synopsys)： 可以相互转化 .db（不可读）.lib（可读） 加了功耗信息

《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

数字系统与逻辑设计课程设计课程

一、课程简介 《数字系统与逻辑设计课程设计》课程是信息网络类专业的一门专业基础课，是锻炼学生动手能力，巩固所学理论知识的重要实践性环节。通过本课程设计，要求学生能够针对需要解决的实际问题进行分析和设计，利用所学的理论知识，熟练地使用门电路、触发器、计数器、译码器、振荡及整形电路等，正确地设计出数字电子系统，以满足实际问题的需要。通过课程设计的全过程，加深学生对所学理论知识的理解，培养学生实际动手能力和排除故障的能力。训练学生的数字电子电路设计能力、应用数字电路元器件及集成芯片的能力和数字电路的调测能力，提高学生的数字小系统设计能力。 二、课程的主要作用及目的 使学生接受与“数字电子技术”相关的工程实践训练，培养学生综合运用数字电子技术知识独立分析以及解决实际问题的实践能力；促使学生将所学数字电路的基础理论知识融会贯通，初步掌握数字系统的分析思路和设计方法。 三、主要参考书 《电子技术基础》（数字部分第五版）康华光高等教育出版社 《数字系统设计与VerliogHDL 》，王金明,杨吉斌，电子工业出版社 《中外集成电路简明速查手册-TTL、CMOS》电子工程手册编委会等编，电子工业出版社 四、教学大纲 （一）课程设计的任务与目的 《数字系统与逻辑设计》课程设计是配合本课程课堂和实验教学的一个实践性教学环节。其目的是巩固所学知识，提高实验动手能力，加强综合应用能力，启发创新思维。其任务是让学生通过动手动脑进行大中型数字逻辑电路的设计、仿真、调试，巩固和应用所学的理论和实验技能；掌握应用EDA开发工具设计大中型数字电路系统的设计流程、仿真、检测技术直至下载到物理器件进行实际物理测试的能力；提高设计能力和实验技能，为以后进行毕业设计、电子电路的综合设计、研制电子产品等打下基础。 （二）本课程设计的要求 1、本课程设计是在学完本课程之后进行，时间为两周； 2、设计任务包括数字电路的大部分内容的实验课题，具有较大的综合性、难度和一定的趣味性； 3、设计内容包括必做部分和选做部分，在完成必做部分后，才能进行选做内容； 4、要求学生初步掌握EDA软件工具的使用方法，能采用从上到下的设计思 路进行大中型数字电路系统的设计工作；

数字系统设计技术课程设计报告

深圳职业技术学院Shenzhen Polytechnic 数字系统设计技术 课程设计 课题名称：电子售货机 学院：电子与通信工程学院班级： 组员： 学号： 指导老师：

目录 一、设计方案 (1) 1、功能简介 (1) 2、开发测试环境选择 (1) 二、售货机EDA程序设计 (1) 1、定义端口与信号说明 (1) 1.1输入端口 (1) 1.2输出端口 (1) 1.3信号 (2) 2、状态模块说明 (2) 2.1状态转换图 (2) 2.2购买1元商品模块 (2) 2.2购买5元商品模块 (3) 2.3购买7元商品模块 (4) 2.4顶层电路结构 (4) 三、小结 (5) 四、附录 (5) 1、使用说明 (5) 2、参考文献资料 (5) 3、附表 (6)

一、设计方案 1、功能简介 本文采用状态机的方法所设计的简易电子售货机可出售1元、5元、7元的商品，可接受1元、5元、10元的投币，可显示选择商品的价格，可找回购买后的余额。若投币金额充足则自动给出对应的商品和自动找零，且在投币购买过程中若投币余额不足会发出警告。在商品购买、找零完毕后，售货机会回到初始状态，顾客可进行下次购买。另设有初始化按钮，按下之后售货机回到初始状态。 2、开发测试环境选择 开发和仿真软件选择了Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件Quartus II 8.0，首先在Quartus II 8.0下进行程序设计，编译通过后用Quartus II 8.0进行功能仿真并检查对应的功能。 二、售货机EDA程序设计 1、定义端口与信号说明 1.1输入端口 reset：异步复位端口，低电平有效；clk：时钟信号端口，控制状态的转换；item1：1元商品选择端口；item5：5元商品选择端口；item7：7元商品选择端口；ok：商品选择确认端口；coin1：1元投币信号端口；coin5：5元投币信号端口；coin10：10元投币信号端口。 1.2输出端口 zhaoqian：退钱信号端口；jiage：对应商品价格显示端口；get1：1元商品输出端口：

数字系统设计与verilog HDL课程设计

数字系统设计与verilog HDL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：031341025 姓名：杨存智 指导老师：黄双林

摘要 本课程设计利用QuartusII软件Verilog VHDL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 1．课程设计的目的及任务............................................................. 错误！未定义书签。 1.1 课程设计的目的 (3) 1.2 课程设计的任务与要求 (4) 2．课程设计思路及其原理 (4) 3．QuartusII软件的应用 (5) 3.1工程建立及存盘 (5) 3.2工程项目的编译 (5) 3.3时序仿真 (6) 4．分模块设计、调试、仿真与结果分析 (7) 4.1 clk50mto1时钟分频模块 (7) 4.2 adder加法器模块 (7) 4.3 hexcounter16 进制计数器模块 (7) 4.4 counter_time 计时模块 (8) 4.5 alarm闹铃模块 (8) 4.6 sound_ddd嘀嘀嘀闹铃声模块 (9) 4.7 sound_ddd_du嘀嘀嘀—嘟声音模块 (9) 4.8 alarm_time闹钟时间设定模块 (10) 4.9 bitsel将输出解码成时分秒选择模块 (10) 4.10 switch去抖模块 (11) 4.11 led译码显示模块 (11) 4.12 clock顶层模块 (12) 5．实验总结 (13) 5．1调试中遇到的问题及解决的方法 (13) 5.2实验中积累的经验 (14) 5.3心得体会 (14) 6．参考文献 (14) 1.1 课程设计的目的 通过课程设计的锻炼，要求学生掌握V erilog HDL语言的一般设计方法，掌握VerilogHDL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

《___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； 本试卷共大题，满分100分，考试时间120分钟 (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；

数字系统课程设计报告

基于VHDL的交通灯控制器设计 作者：叶展（04008136） 杨运峰（04008137） 史泰龙（04008115）

目录 1．题目要求 (2) 2.方案设计 (2) (1)总体方案设计 (2) (2)单元模块设计 (5) (3)各单元模块的连接 (6) 3．仿真调试 (7) 4．设计总结 (9) (1)设计的小结和体会 (9) (2)对设计的进一步完善提出意见或建议 (9) 5．成员分工 (9) 6．参考文献 (10) 7．附录 (11)

一、题目要求 在两个相邻十字路口处各有四处交 通灯，标为A和Ｂ，每一处的要求如下： 每一处都有3个灯指示左转，直行和右转 车辆，并且灯也分红色和黄色绿色，并配 有时间显示，调研实际的运行情况并设计 出对应的电路。并且要完成以下附加功 能：第一，可以将系统根据时间来调整， 在白天某一路段比较繁忙对应的通行时 间较长，晚上因为另一路段繁忙则做适当 的调整；第二，如系统出现故障不能正常 显示，则黄灯全部闪烁以提醒车辆注意。 要求系统有一个系统时钟，按照24小时 计时，Ａ处和Ｂ处早上７点到晚上８点， 南北方向绿灯通行时间为５０秒，黄灯5 秒，左拐灯15秒，黄灯5秒，红灯４０ 秒。其余时间分别为60秒，5秒，20秒， 5秒，30秒。A处和B处的交通灯是联动 的，即A处驶往B处的车辆，在A处南北方向交通灯绿灯后20秒钟后B处的南北方向交通灯绿灯通行。 二、方案设计 (1)总体方案设计 我们小组成员展开讨论，结合本题目 的要求，并且参考了实际路灯的运行情况 和查阅了相关资料后，提出了一种切实可 行的路灯控制方案——即路灯八状态轮 换循环控制方案。 从单一方向上看，单个路口红绿灯转换顺序为：绿灯(50s)—黄灯(5s)—左拐灯(15s)—黄灯(5s)—红灯(40s)。（当此方向上路灯为红灯时，即40s的时间内，另一方向上的路灯要完成，绿灯(15s)—黄灯(5s)—左拐灯(15s)—黄灯(5s)，的转换。） 当路况处于闲暇时间段的时候，路灯工作于另外一种时间机制。即，绿灯(60s)—黄灯(5s)—左拐灯(20s)—黄灯(5s)—红灯(30s)。（当此方向上路灯为红灯时，即30s的时间内，另一方向上的路灯要完成，绿灯(5s)—黄灯(5s)—

数字集成电路设计与分析

问答： Point out design objects in the figure such as :design, cell, reference, port, pin, net, then write a command to set 5 to net A Design: top Reference: ADD DFF Cell: U1 U2 Port: A B clk sum Pin: A B D Q Net: A B SIN Set_load 5 [get_nets A] why do we not choose to operate all our digital circuits at these low supply voltages? 答：1）不加区分地降低电源电压虽然对减少能耗能正面影响，但它绝对会使门的延时加大 2）一旦电源电压和本征电压（阈值电压）变得可比拟，DC特性对器件参数（如晶体管 阈值）的变化就变得越来越敏感 3）降低电源电压意味着减少信号摆幅。虽然这通常可以帮助减少系统的内部噪声（如串扰引起的噪声），但它也使设计对并不减少的外部噪声源更加敏感） 问道题： 1.CMOS静态电路中，上拉网络为什么用PMOS,下拉网络为什么用NMOS管 2.什么是亚阈值电流，当减少VT时，V GS =0时的亚阈值电流是增加还是减少？ 3.什么是速度饱和效应 4.CMOS电压越低，功耗就越少？是不是数字电路电源电压越低越好，为什么？ 5.如何减少门的传输延迟？ P203 6.CMOS电路中有哪些类型的功耗？ 7.什么是衬垫偏置效应。 8.gate-to-channel capacitance C GC,包括哪些部分 VirSim有哪几类窗口 3-6. Given the data in Table 0.1 for a short channel NMOS transistor with V DSAT = 0.6 V and k′=100 μA/V2, calculate V T0, γ, λ, 2|φf|, and W / L:

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。

(完整版)数字电路课程设计--数字时钟

《数字时钟》技术报告 概要 数字钟是一个将“ 时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24 小时，显示满刻度为23 时59 分59 秒。一个基本的数字钟电路主要由秒信号发生器、“时、分、秒、”计数器、译码器及显示器组成。由于采用纯数字硬件设计制作，与传统的机械表相比，它具有走时准，显示直观，无机械传动装置等特点。 本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时” 、“分”、“秒” 的显示和调整。通过采用各种集成数字芯片搭建电路来实现相应的功能。具体用到了555 震荡器，74LS90 及与非，异或等门集成芯片等。该电路具有计时和校时的功能。 在对整个模块进行分析和画出总体电路图后，对各模块进行仿真并记录仿真所观察到的结果。 实验证明该设计电路基本上能够符合设计要求！ 一、系统结构。 （1）功能。此数字钟能显示“时、分、秒”的功能，它的计时周期是24 小时，最大能显示23 时59 分59 秒，并能对时间进行调整和校对，相对于机械式的手表其更为准确。 2）系统框图

系统方框图 1 （3）系统组成。 1.秒发生器：由555 芯片和RC 组成的多谐振荡器，其555 上3 的输出频率由接入的电阻与电容决定。 2.校时模块：由74LS03 中的4 个与非门和相应的开关和电阻构成。 3.计数器：由74LS90 中的与非门、JK 触发器、或门构成相应芯片串接得到二十四、六十进制的计数器，再由74LS90 与74LS08 相连接而得到秒、分、时的进分别进位。 4.译码器：选用BCD 锁存译码器4511，接受74LS90 来的信号，转换为7 段的二进制数。

5.显示模块：由7 段数码管来起到显示作用，通过接受CD4511 的信号。本次选用的是共阴型的CD4511 。 二、各部分电路原理。 1.秒发生器：555 电路内部（图2-1）由运放和RS 触发器共同组成，其工作原理由8处接VCC ，C1 处当 Uco=2/3Vcc>u11 时运放输出为1，同理C2 也一样。最终如图3 接口就输出矩形波，而形成的秒脉冲。 图 2-2 555 功能表 2.校时模块：校时模块主要由74LS03中的4个与非门构成（图2-3），由其功能图看得出只要有一个输入端由H 到L 或者从L 到H 都会使输出端发生高低变化。因此通过开关的拨动产生高低信号从而对时、分处的计数器起到调数作用。

数字电路课程设计

数字电路课程设计 一、概述 任务:通过解决一两个实际问题,巩固与加深在课程教学中所学到的 知识与实验技能,基本掌握常用电子电路的一般设计方法,提高电子电路 的设计与实验能力,为今后从事生产与科研工作打下一定的基础。为毕业设计与今后从事电子技术方面的工作打下基础。 设计环节:根据题目拟定性能指标,电路的预设计,实验,修改设计。 衡量设计的标准:工作稳定可靠,能达到所要求的性能指标,并留有适当的裕量;电路简单、成本低;功耗低;所采用的元器件的品种少、体积小并且货源充足;便于生产、测试与维修。 二、常用的电子电路的一般设计方法 常用的电子电路的一般设计方法就是:选择总体方案,设计单元电路,选择元器件,计算参数,审图,实验(包括修改测试性能),画出总体电路 图。 1.总体方案的选择 设计电路的第一步就就是选择总体方案。所谓总体方案就是根据所 提出的任务、要求与性能指标,用具有一定功能的若干单元电路组成一个整体,来实现各项功能,满足设计题目提出的要求与技术指标。 由于符合要求的总体方案往往不止一个,应当针对任务、要求与条件,查阅有关资料,以广开思路,提出若干不同的方案,然后仔细分析每个方案的可行性与优缺点,加以比较,从中取优。在选择过程中,常用框图表示各种方案的基本原理。框图一般不必画得太详细,只要说明基本原理就可以了,但有些关键部分一定要画清楚,必要时尚需画出具体电路来加以分 析。 2.单元电路的设计 在确定了总体方案、画出详细框图之后,便可进行单元电路设计。 (1)根据设计要求与已选定的总体方案的原理框图,确定对各单元电路 的设计要求,必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标,应注意各单元 电路的相互配合,要尽量少用或不用电平转换之类的接口电路,以简化电 路结构、降低成本。

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

数字课程设计

数字电子技术课程设计 多功能数字钟 姓名： 专业：电子信息工程 班级：06-2 学号： 院系：电气工程与自动化 二零零七年一月二一日

数字电子钟电路设计任务 1．设计一个多功能数字钟。准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能： （1）设计一个能显示时、分、秒的数字电子钟，显示时间从00：00：00到23：59：59； （2）设计的电路包括产生时钟信号，时、分、秒的计时电路和显示电路； （3）电路能实现校时、校分、校秒； （4）电路能整点报时 2．设计内容 （1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）S CH文件生成与打印输出； 3．编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

[设计原理]： 数字钟是计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能和报时功能。一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发现胡一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态菁七段显示译码器译码，通过六位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。 [设计方案]: 分别用两片74LS90构成时计数器,分计数器和秒计数器.用3片74LS90构成分频器.用555定时器构造振荡器.用74LS48构造译码电路.用6个LED来实验时钟.用若干与非门构造校时电路和报时电路。

数字集成电路——电路系统与设计 项目

Digital Integrated Circuits – A Design Perspective 2/e Jan M. Rabaey, Anantha Chandrakasan, Borivoje Nikoli? Chapter 11 and 6 Design Project: 32-bit Arithmetic Logic Unit (Phase 1) 1.Designing a 32-bit atithmetic-logic unit – Background Arithmetic-logic units are the heart of any microprocessor. This semester, we will design the critical part of a 32-bit ALU. 1.1.High level structure The high-level block diagram of a high-performance ALU is shown in Figure 1. ALU’s have four major parts: ?Arithmetic block: This block is used to perform arithmetic operations such as addition, subtraction and comparison. The core of the arithmetic block is an adder. In the architecture presented in Figure 1, the adder uses carry look-ahead and sum-select techniques (the blocks labeled CARRYGEN, SUMGEN and SUMSEL). ?Logic block: This block is used to perform simple bitwise logic operations such as AND (masking), OR and XOR (the block labeled LU in Figure 1) ?Multiplexers: These blocks are used to select the appropriate inputs for the arithmetic and logic blocks. Usually more than two buses arrive at the inputs of the ALU (9 buses in Figure 1, selected by 9:1 MUX’s). Sometimes these multiplexers are used to perform some simple logic operations. The 5:1 MUX is a programmable shifter: its inputs contain

数字集成电路设计流程介绍

2002 年版权，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室(设计流程1) 数字集成电路设计流程介绍 唐长文 2002年7月8日

2002 年版权，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室(设计流程2) 内容 一、设计流程介绍1、流程图及设计步骤2、EDA软件 二、硬件描述语言简介 1、传统自下向上的设计方法 2、基于硬件描述语言的自顶向下的设计方法 3、硬件描述语言--VHDL介绍 4、VHDL语言设计实例 三、数字系统的结构设计-行为级或RTL级设计1、系统规范2、系统框架 3、系统源代码设计 4、系统行为级仿真 四、数字系统的电路设计--门级电路设计1、FPGA逻辑综合2、ASIC逻辑综合3、综合后仿真 五、数字系统的版图设计1、FPGA器件实现 2、基于标准单元ASIC版图的自动化生成 3、版图后仿真 六、版图验证和管子级仿真1、DRC&LVS 2、Star_sim管子级仿真

一、设计流程介绍 C语言仿真Matlab仿真COSSAP仿真

2002 年版权，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室(设计流程4) 数字集成电路设计主要分为四大步：1、行为级、RTL 级源代码设计2、电路设计－门级电路设计（1）FPGA 逻辑综合（2）ASIC 逻辑综合3、版图设计 （1）FPGA 版图布局布线设计（器件实现） （2）ASIC 版图布局布线设计（基于标准单元库）4、版图验证（DRC&LVS) ?设计的步骤

2002 年版权，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室 (设计流程5) ?EDA 软件 (1)FPGA 设计需要的软件源代码设计和仿真9Active-HDL FPGA 逻辑综合 9Synopsys FPGA Express 、Synplicity Synplify 、 Examplar LeonardoSpectrum 、XST(Xilinx Synthesis Tech)FPGA 器件实现 9Xilinx Foundation ISE 、Altera MaxplusII

数字系统设计(课程设计)09

数字系统设计（课程设计） 要求： 1．自选题目：结合自己的工作设计一个数字系统，给出系统的功能要求，再进行设计。 2．设计与调试：用VHDL进行数字系统的设计，运用Modelsim等软件上机仿真、调试，给出实验结果。 3．提交设计报告：给出设计方案，画出设计的总体框图以及功能分割图； 并作相应说明；打印各层次的VHDL文件；给出测试结果。 如无自选题目，可在下面题目中选择。

数字频率计的设计 一、设计目的 1．学习数字系统设计方法。 2．设计一个数字频率计。 二、设计说明 数字频率计是一种常用的测量仪器。“频率”是指周期性信号在单位时间（1S）内变化的次数。若在一定时间间隔T内测得某周期性信号的重复变化次数为N，则该信号的频率为 f＝N /T 数字频率计测量频率的原理框图如图（一）所示。 图（一） 脉冲形成电路将被测信号转换为脉冲信号，脉冲信号频率等于被测信号频率fs。时基信号发生器提供标准的时间脉冲信号。门控电路产生计数允许信号，其宽度为单位时间T，如1s、100ms等。闸门电路由计数允许信号进行选通，计数允许信号到达时，被测脉冲信号通过闸门进入计数译码显示电路，计数允许信号结束时，闸门关闭，计数器停止计数，若计数器的计数值为N，则fs＝N/T。 三、设计内容 ※（在1、2中选做一项） 1．设计一个三位十进制数字式频率计,测量范围为1Hz～1MHz；量程分10KHz、100KHz、1MHz三档，量程根据信号频率高低作自动转换,采用1秒记忆显示方式, (送入信号应是满足CMOS电路要求的脉冲波或正弦波) 。 读数大于999时,频率计处于超量程状态, 显示器发出溢出指示, 下次测量时, 量程自动增加一档. 读数小于099时,频率计处于欠量程状态, 下次测量时, 量程自动减小一档. 采用记忆显示方式, 计数过程中不刷新数据, 等计数过程结束后, 显示计

EDA课程设计 多功能数字钟设计报告 数字系统设计与verilog HDL(第四版) 王金明

EDA课程设计报告： 实用多功能数字钟 学院： 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导老师：江伟 2012年12月25日

实用多功能数字钟 摘要 本EDA课程设计利用QuartusII软件Verilog VHDL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 一.课程设计的目的及任务 (1) 1.1 课程设计的目的 (1) 1.2 课程设计的任务与要求 (1) 二．课程设计思路及其原理 (1) 三．QuartusII软件的应用 (2) 3.1工程建立及存盘 (2) 3.2工程项目的编译 (3) 3.3时序仿真 (3) 四．分模块设计、调试、仿真与结果分析 (4) 4.1 clk50mto1 时钟分频模块 (4) 4.2 adder 加法器模块 (4) 4.3 hexcounter16 进制计数器模块 (5) 4.4 counter_time 计时模块 (5) 4.5 alarm闹铃模块 (6) 4.6 sound_ddd嘀嘀嘀闹铃声 (7) 4.7 sound_ddd_du嘀嘀嘀—嘟声音模块 (7) 4.8 alarm_time闹钟时间设定模块 (8) 4.9 bitsel将输出解码成时分秒选择模块 (8) 4.10 switch去抖模块 (8) 4.11 led译码显示模块 (9) 4.12clock顶层模块 (10) 五．实验总结 (11) 5.1调试中遇到的问题及解决的方法 (11) 5.2实验中积累的经验 (12) 5.3心得体会 (12) 六．参考文献 (12) 七.程序清单 (13)

Verilog数字系统设计-课程设计报告

Verilog HDL数字系统设计 课程设计 课题:RISC_CPU设计与验证 第一章:RISC_CPU概述(5 1.1课题的由来和设计环境介绍(5 1.2什么是CPU (5 第二章:RISC_CPU结构(6 2.1 RISC_CPU整体结构(6 2.2 时钟发生器(7 2.2.1 时钟发生器的介绍(7 2.2.2 时钟发生器symbol(8 2.2.3 时钟发生器RTL(8 2.2.4 时钟发生器源代码(8 2.2.5 时钟发生器测试代码(9 2.2.6 时钟发生器仿真波形(10 2.3指令寄存器(10 2.3.1 指令寄存器介绍(10 2.3.2 指令寄存器symbol(11 2.3.3 指令寄存器RTL(11

2.3.4 指令寄存器源代码(11 2.3.5 指令寄存器测试代码(12 2.3.6指令寄存器仿真波形(13 2.4 累加器(13 2.4.1 累加器介绍(13 2.4.2 累加器symbol(13 2.4.3 累加器RTL(14 2.4.4 累加器源代码(14 2.4.5 累加器仿真代码(14 2.4.6 累加器仿真波形(15 2.5 算术运算器(15 2.5.1 算术运算器介绍(15 2.5.2 算术运算器symbol(16 2.5.3 算术运算器RTL(17 2.5.4 算术运算器源代码(18 2.5.5 算术元算器测试代码(19 2.5.6 算术运算器仿真波形(20 2.6数据控制器(20 2.6.1 数据控制器介绍(20

2.6.2 数据控制器smybol(20 2.6.3 数据控制器RTL(21 2.6.4 数据控制器源代码(21 2.6.5 数据控制器测试代码(22 2.6.6 数据控制器仿真波形(22 2.7 地址多路器(22 2.7.1地址多路器介绍(22 2.7.2 地址多路器smybol(23 2.7.3 地址多路器RTL(23 2.7.5 地址多路器测试代码(23 2.7.6 地址多路器仿真波形(24 2.8程序计数器(24 2.8.1 程序计数器介绍(24 2.8.2 程序计数器symbol(25 2.8.3 程序计数器RTL(25 2.8.4 程序计数器源代码(25 2.8.5 程序计数器测试代码(26 2.8.6 程序计数器仿真波形(26 2.9 状态控制器(27

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）