EDA技术及应用实训报告要点.docx
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EDA技术及应用实训报告要点
桂林电子科技大学信息科技学院
《EDA技术及应用》实训报告
学号1252100301
姓名
指导教师：
覃琴
2014年4月29日
实训题目：
数字日历电路
1系统设计
1.1设计要求
1.1.1设计任务
（1）用VerilogHDL语言设计出能够在EDA实训仪的I/O设备和PLD芯片实现的数字日历。
（2）数字日历能够显示年、月、日、时、分和秒。
（3）用EDA实训仪上的8只八段数码管分两屏分别显示年、月、日和时、分、秒，即在一定时间段内显示年、月、日（如20140101），然后在另一时间段内显示时、分、秒（如010101099），两个时间段能自动倒换。
（4）数字日历具有复位和校准年、月、日、时、分、秒的按钮，但校年和校时同用一个按钮，即在显示年、月、日时用此按钮校年，在显示时、分、秒时则用此按钮校时。
（5）体现创新部分
1.1.2性能指标要求
1）数字电路能够在一定的时间内显示切换的功能，并且能手动校准年月日和时分秒
2）具有复位和进位的功能
3）能起到提示的作用，如闹钟或亮彩灯等。
1.2设计思路及设计框图
1.2.1设计思路
如图1.2.2所示
1）EDA实训箱上的功能有限，可以用到的有8支数码管和12个lED灯。
年、月、日和时、分、秒可以通过数码管显示，年月日和时分秒的切换可以通过拨动开关控制，校正可以通过按键实现。
2）输入的秒脉冲由DEA实训仪上的20MHZ晶振经过分频得到，秒脉冲经过60分频后产生1分钟脉冲信号，在经过60分频后产生1小时的脉冲信号，最后进行24分频，得到1天的脉冲送24进制的cout输出。
在将两个60分频和一个24分频的输出送到送到数码管的译码器输入端，得到24小时的计时显示结果。
由此得到数字日历的计时器模块。
1.2.2设计框图
coutcout
秒脉冲
图1.2.2数字钟的原理框图
2各个模块程序的设计
2.1图11HZ秒脉冲的分频模块元件符号
2.1输入的秒脉冲由EDA实训仪上的20MHZ晶振经过分频得到,设计一个输出频率为1HZ的秒脉冲。
图1是1HZ秒脉冲的分频模块元件符号
图11HZ秒脉冲的分频模块元件符号
2.2图2是cnt24与cnt60模块设计的元件符号
图2cnt24与cnt60模块的元件符号
2.3图3是计时器设计原理图
clk秒时钟输入端，clrn清除输入端，低电平有效；jm、jf、js分别是校秒、校分和校时的输入端，下降沿有效；qm[7..0]、qf[7..0]和qs[7..0]分别是秒、分、和时的输出端；cout是“天”脉冲输出端。
2.4数字日历电路的设计
数字电路原理图包括包括计时器模块（jsq）、年月日模块（nyr2014）、控制模块（cour）、校时选择模块（xs_6）、显示选择模块（mux_16）和流水灯（LED）提示模块。
图4是数字日历设计的原理图。
图4是数字日历设计的原理图
2.5控制模块的设计
图5是控制模块的元件符号
图5控制模块的元件符号
clk是1s时钟输入端;k1和k2是控制输入端，k是控制输出端。
k1k2=00或11时是自动显示模块，控制数码器用8s钟时间显示年月日8s显示时分秒，k1k2=01时仅控制显示时分秒，同时用j1、j2、j3校秒、校分和校时，k1k2=10时，仅显示年、月、日，同时用j1、j2、j3校年、校月和校日。
2.6校时选择模块的设计
校时选择模块的元件符号如图6所示。
k是控制输入端，k=0是,控制将校时按钮j1、j2和j3的信号分别分别送到计时器模块的jm、jf、js,k=1时校时按钮j1、j2、j3的信号分别送到年月日模块的jr、jy、jn。
图6校时选择模块的元件符号
2.7显示选择模块
图7是显示选择模块的元件符号。
k是控制输入端，K=0时，控制将计时器模块送来的qm[7..0]、qf[7..0]、和qs[7..0]状态信号送到数码管显示。
k=1时将年月日送来的qr[7..0]、qy[7..0]、qn[7..0]状态信号送到数码管显示。
图7显示选择模块的元件符号
2.8流水灯提示模块的设计
图8是流水灯提示模块的元件符号。
clk是一秒钟输入端，K是控制输入端，qy[7..0]（月）、qr[7..0]（日）是状态信号送到数码管显示。
qo[11..0]是输出的流水灯
图8流水灯提示模块的元件符号
3调试过程
当数字日历得所有模块编译成功后我首次下载到实训箱上时，它并不能实现进位的功能，经调整。
数字日历的各基本功能通实现后，在其基础上新增了彩灯控制模块。
经过逐条编写和更正。
程序最终通过编译并能顺利下载到实训箱上进行验证。
4功能测试
4.1测试仪器与设备
EDA实训箱
4.2性能指标测试
当所设定的生日到时流水灯能顺利的实现该提示功能，不过自动显示模块还是没能很准确的进行累加，该功能的延时时间超出了设计的时间。
5实训心得体会
从陌生到熟悉，我基本上的摸清了QuartusII9.0的用法。
并逐渐掌握了verilogHDL语言的规则。
并能编写简单的程序。
经过查找资料和各个老师的耐心指导。
我完成了数字日历电路的设计。
不仅添加了创新部分，还在EDA实训仪上成功实现了它的彩灯旋转功能。
并用一个拨动开关来控制灯的亮灭。
记得刚开始拿到实训课题时，我那一脸的茫然，不知从哪儿入手。
来回跑了图书馆好几趟，最后跟着舍友起步。
从编写代码开始，经编译后逐个查找错误并纠正。
几番波折，最终完成了数字日历的设计和添加了创新功能。
通过此次EDA实训我熟练的掌握了QuartusII9.0软件，并能通过波形仿真更加透彻的掌握了程序与该设计。
从编程到生成元器件再到波形仿真和成功下载，给我的最大体会是一步一个脚印，付出总会有回报的。
6参考文献
【1】EDA技术与应用江国强
【2】EDA技术与verilog设计王金明冷自强
附录
附录1：
仿真波形图（部分模块）
cnt24模块仿真波形图
nyr模块仿真波形图
附录2:
程序清单
2.1分频器模块
modules_1（clk,cout）;
inputclk;
reg[24:
0]q;
outputregcout;
always@（posedgeclk）
begin
if（q==20000000-1）q=0;//1s
elseq=q+1;
if（q<=10000000-1）cout=1;//0.5s
elsecout=0;
end
Endmodule
2.2cnt24计数器源程序
modulecnt24（clk,clrn,j,q,cout）;//clk秒时钟输入端，clrn清除输入端，cout“天”脉冲输出端
inputclk,clrn,j;//j校时输入端，
outputreg[7:
0]q;
outputregcout;
always@（posedgeclk^jornegedgeclrn）//j与时钟输入端clk异或就可以达到校时的作用
begin
if（~clrn）q=0;//低电平有效
elsebegin
if（q=='h23）q=0;
elseq=q+1;
if（q[3:
0]=='ha）begin
q[3:
0]=0;q[7:
4]=q[7:
4]+1;end
if（q=='h23）cout=1;
elsecout=0;end
end
endmodule
2.3cnt60计数器源程序
modulecnt60（clk,clrn,j,q,cout）;
inputclk,clrn,j;
outputreg[7:
0]q;
outputregcout;
always@（posedgeclk^jornegedgeclrn）
begin
if（~clrn）q=0;
elsebegin
if（q=='h59）q=0;
elseq=q+1;
if（q[3:
0]=='ha）begin
q[3:
0]=0;q[7:
4]=q[7:
4]+1;end
if（q=='h59）cout=1;
elsecout=0;end
end
endmodule
2.4年月日模块
modulenyr2014（clrn,clk,jn,jy,jr,qn,qy,qr）;
inputclrn,clk,jn,jy,jr;
output[15:
0]qn;
output[7:
0]qy,qr;
reg[15:
0]qn;
reg[7:
0]qy,qr;
regclkn,clky;
reg[7:
0]date;
regclkn1,clkn2,clkn3;
initialbeginclkn1=1;clkn2=2;clkn3=1;end
initialbeginqn='h2000;qy=1;qr=1;end
always@（posedge（clk^jr）ornegedgeclrn）
begin
if（~clrn）qr=1;
elsebegin
if（qr==date）qr=1;
elseqr=qr+1;
if（qr[3:
0]=='ha）begin
qr[3:
0]=0;qr[7:
4]=qr[7:
4]+1;end
if（qr==date）clky=1;
elseclky=0;end
end
always@（posedgeclky^jyornegedgeclrn）
begin
if（~clrn）qy=1;
elsebegin
if（qy=='h12）qy=1;
elseqy=qy+1;
if（qy[3:
0]=='ha）begin
qy[3:
0]=0;qy[7:
4]=qy[7:
4]+1;end
if（qy=='h12）clkn=1;
elseclkn=0;end
end
always
begin
case（qy）
'h01:
date='h31;
'h02:
begin
if（（qn/4==0）&（qn/100!
=0）|（qn/400==0））date='h29;
elsedate='h28;end
'h03:
date='h31;
'h04:
date='h30;
'h05:
date='h31;
'h06:
date='h30;
'h07:
date='h31;
'h08:
date='h31;
'h09:
date='h30;
'h10:
date='h31;
'h11:
date='h30;
'h12:
date='h31;
default:
date='h30;
endcase
end
always@（posedge（clkn^jn）ornegedgeclrn）
begin
if（~clrn）qn[3:
0]=0;
elsebeginif（qn[3:
0]==9）qn[3:
0]=0;
elseqn[3:
0]=qn[3:
0]+1;
if（qn[3:
0]==9）clkn1=0;
elseclkn1=1;end
end
always@（posedgeclkn1ornegedgeclrn）
begin
if（~clrn）qn[7:
4]=0;
elsebeginif（qn[7:
4]==9）qn[7:
4]=0;
elseqn[7:
4]=qn[7:
4]+1;
if（qn[7:
4]==9）clkn2=0;
elseclkn2=1;end
end
always@（posedgeclkn2ornegedgeclrn）
begin
if（~clrn）qn[11:
8]=0;
elsebeginif（qn[11:
8]==9）qn[11:
8]=0;
elseqn[11:
8]=qn[11:
8]+1;
if（qn[7:
4]==9）clkn3=0;
elseclkn3=1;end
end
always@（posedgeclkn3ornegedgeclrn）
begin
if（~clrn）qn[15:
12]=2;
elseif（qn[15:
12]==9）qn[15:
12]=0;
elseqn[15:
12]=qn[15:
12]+1;
end
Endmodule
2.5校时选择模块
modulexs_6（k,jm,jf,js,jr,jy,jn,j1,j2,j3）;//k是控制输入端
inputk,j1,j2,j3;
outputregjm,jf,js,jr,jy,jn;
always
Begin
if（k==0）{jm,jf,js}={j1,j2,j3};//k=0是,控制将校时按钮j1、j2和j3的信号分别分别送到计时器模块的jm、jf
else{jr,jy,jn}={j1,j2,j3};//k=1时校时按钮j1、j2、j3的信号分别送到年月日模块的jr、jy、jn
end
Endmodule
2.6显示选择模块的设计
modulemux_16（k,qm,qf,qs,qr,qy,qn,q）;
inputk;//k是控制输入端，k=1时将年月日送来的qr、qy、qn状态信号送到数码管显示
input[7:
0]qm,qf,qs,qr,qy;
input[15:
0]qn;
outputreg[31:
0]q;
always
begin
if（k==0）begin
q[31:
24]=0;
q[23:
0]={qs,qf,qm};end
elseq={qn,qy,qr};
end
endmodule
2.7控制模块源程序
modulecontr（clk,k1,k2,k）;//clk是1s时钟输入端;k1和k2是控制输入端
inputclk,k1,k2;
outputregk;//k是控制输出端
reg[3:
0]qc;
regrc;
always@（posedgeclk）
begin
qc=qc+1;
if（qc<8）rc=0;
elserc=1;
case（{k1,k2}）
0:
k=rc;//k1k2=00或11时是自动显示模块，控制数码器用8s钟时间显示年月日8s显示时分秒
1:
k=0;//k1k2=01时仅控制显示时分秒，同时用j1、j2、j3校秒、校分和校时
2:
k=1;//k1k2=10时，仅显示年、月、日，同时用j1、j2、j3校年、校月和校日
3:
k=rc;//11
endcaseend
endmodule
//在控制模块中使用了一个16分频电路，输出rc时16s的方波，即8s为高电平、8s为低电平用于万年历的自动倒换模式。
2.8生日彩灯模块
moduleczbf（clk,k,qy,qr,q,qo）;
inputclk,k;
input[7:
0]qy,qr;
outputreg[11:
0]q,qo;
regs,qs,clkn;
reg[24:
0]qq;
reg[6:
0]qss;
initialq=5;
always@（posedgeclk）
beginif（qq==2000000-1）qq=0;elseqq=qq+1;
if（qq==2000000-1）clkn=1;elseclkn=0;
end
always@（posedgeclkn）
begin
if（s）beginqs=q[11];q=q<<1;q[0]=qs;end
elsebeginqs=q[0];q=q>>1;q[11]=qs;end
end
always@（posedgeclkn）
begin
qss=qss+1;
if（qss<63）s=0;elses=1;
end
always
beginif（qy=='h05&qr=='h13&k）qo=q;
elseqo=0;
end
endmodule
//当数码管上的月日与某生日相同时，流水灯相继左右旋转。
此时可通用拨动开关K控制流水灯的亮灭。
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