EDA实验报告-数字秒表

EDA实验报告数字秒表的设计指导老师：谭会生班级：电技1503学号：：博交通工程学院2017.10.28实验二数字秒表电路的设计一、实验目的1.学习Quartus Ⅱ软件的使用方法。

2.学习GW48系列或其他EDA实验开发系统的基本使用方法。

3.学习VHDL程序的基本结构和基本语句的使用。

二、实验容设计并调试一个计时围为0.01s~1h的数字秒表，并用GW48系列或其他EDA实验开发系统进行硬件验证。

三、实验要求1.画出系统的原理框图，说明系统中各主要组成部分的功能。

2.编写各个VHDL源程序。

3.根据系统的功能，选好测试用例，画出测试输入信号波形或编好测试程序。

4.根据选用的EDA实验开发装置偏好用于硬件验证的管脚锁定表格或文件。

5.记录系统仿真，逻辑综合及硬件验证结果。

6.记录实验过程中出现的问题及解决方法。

四、实验条件1.开发软件：Quartus Ⅱ13.0.2.实验设备：GW48系列EDA实验开发系统。

3.拟用芯片：EP3C55F484C7五、实验设计1.设计思路要设计一个计时为0.01S~1h的数字秒表，首先要有一个比较精确的计时基准信号，这里是周期为1/100s的计时脉冲。

其次，除了对每一个计数器需要设置清零信号输入外，还需为六个技术器设置时钟使能信号，即计时允许信号，以便作为秒表的计时起、停控制开关。

因此数字秒表可由一个分频器、四个十进制计数器以及两个六进制记数器组成，如图1所示。

系统原理框图2.VHDL程序（1）3MHz→100Hz分频器的源程序CLKGEN.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY CLKGEN ISPORT(CLK: IN STD_LOGIC; --3MHZ信号输入NEWCLK: OUT STD_LOGIC); --100HZ计时时钟信号输出END ENTITY CLKGEN;ARCHITECTURE ART OF CLKGEN ISSIGNAL CNTER: INTEGER RANGE 0 TO 10#239999#; --十进制计数预置数BEGINPROCESS(CLK) ISBEGINIF CLK' EVENT AND CLK='1'THENIF CNTER=10#239999#THEN CNTER<=0; --3MHZ信号变为100MHZ，计数常熟为30000ELSE CNTER<=CNTER+1;END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(CNTER) IS --计数溢出信号控制BEGINIF CNTER=10#239999#THEN NEWCLK<='1';ELSE NEWCLK<='0';END IF;END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;六进制计数器的源程序CNT6.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT6 ISPORT(CLK: IN STD_LOGIC;CLR: IN STD_LOGIC;ENA: IN STD_LOGIC;CQ: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);CO: OUT STD_LOGIC);END ENTITY CNT6;ARCHITECTURE ART OF CNT6 ISSIGNAL CQI: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK,CLR,ENA) ISBEGINIF CLR='1'THEN CQI<="0000";ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1'THENIF ENA='1'THENIF CQI="0101" THEN CQI<="0000";ELSE CQI<=CQI+'1';END IF;END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(CQI) ISBEGINIF CQI="0000" THEN CO<='1';ELSE CO<='0';END IF;END PROCESS;CQ<=CQI;END ARCHITECTURE ART;十进制计数器的源程序CNT10.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT10 ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;CLR:IN STD_LOGIC;ENA: IN STD_LOGIC;CQ:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);CO: OUT STD_LOGIC );END ENTITY CNT10;ARCHITECTURE ART OF CNT10 ISSIGNAL CQI:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGINPROCESS(CLK,CLR,ENA) ISBEGINIF CLR='1' THEN CQI<="0000";ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF ENA='1' THENIF CQI="1001" THEN CQI<="0000";ELSE CQI<=CQI+'1';END IF;END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(CQI) ISBEGINIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF CQI<"1001" THEN CO<='0';ELSE CO<='1';END IF;END IF;END PROCESS;CQ<=CQI;END ARCHITECTURE ART;数字秒表的源程序TIMES.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY TIMES ISPORT(CLR: IN STD_LOGIC;CLK: IN STD_LOGIC;CLK2: IN STD_LOGIC;ENA: IN STD_LOGIC;COM: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SEG: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END ENTITY TIMES;ARCHITECTURE ART OF TIMES ISCOMPONENT CLKGEN ISPORT(CLK: IN STD_LOGIC;NEWCLK: OUT STD_LOGIC);END COMPONENT CLKGEN;COMPONENT CNT10 ISPORT(CLK, CLR, ENA: IN STD_LOGIC;CQ: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);CO: OUT STD_LOGIC);END COMPONENT CNT10;COMPONENT CNT6 ISPORT(CLK, CLR, ENA: IN STD_LOGIC;CQ: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);CO: OUT STD_LOGIC);END COMPONENT CNT6;COMPONENT CTRLS IS --元件定义语句PORT(CLK: IN STD_LOGIC; --端口说明语句（端口名：端口模式数据类型）SEL: OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0));END COMPONENT CTRLS;COMPONENT DISPLAY IS --元件定义语句PORT(SEL: IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);DATAIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(23 DOWNTO 0);COM: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SEG: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END COMPONENT DISPLAY;SIGNAL S0: STD_LOGIC;SIGNAL S1, S2, S3, S4, S5: STD_LOGIC;SIGNAL SEL: STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); --定义1个标准位矢量的位矢量信号SEL,含有3个元素SIGNAL DOUT:STD_LOGIC_VECTOR(23 DOWNTO 0); --定义1个标准位矢量的位矢量信号DOUT，有24个数组元素BEGINU0: CLKGEN PORT MAP(CLK=>CLK, NEWCLK=>S0); --名字关联U1: CNT10 PORT MAP(S0, CLR, ENA, DOUT(3 DOWNTO 0), S1);U2: CNT10 PORT MAP(S1, CLR, ENA, DOUT(7 downto 4), S2); --位置关联U3: CNT10 PORT MAP(S2, CLR, ENA, DOUT(11 DOWNTO 8), S3);U4: CNT6 PORT MAP(S3, CLR, ENA, DOUT(15 DOWNTO 12), S4);U5: CNT10 PORT MAP(S4, CLR, ENA, DOUT(19 DOWNTO 16), S5);U6: CNT6 PORT MAP(S5, CLR, ENA, DOUT(23 DOWNTO 20));U7: CTRLS PORT MAP(CLK2,SEL);U8: DISPLAY PORT MAP(SEL(2 DOWNTO 0),DOUT(23 DOWNTO 0),COM(7 DOWNTO 0),SEG(7 DOWNTO 0)); --位置关联方式END ARCHITECTURE ART;六、实验结果及总结（1）仿真波形本设计包括两个层次，先进行底层的分频器CLKGEN、十进制计数器CNT10和六进制计数器CNT6的仿真，再进行顶层TIMES的仿真。