基于FPGA的数字电子时钟设计.pdfVIP

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第一章绪论

现代社会的标志之一确实是根基信息产品的广泛使用，而且是产品的性能越

来越强，复杂程度越来越高，更新步伐越来越快。支撑信息电子产品高速开展的

根底确实是根基微电子制造工艺水平的提高和电子产品设计开发技术的开展。前

者以微细加工技术为代表，而后者的代表确实是根基电子设计自动化

〔electronicdesignautomatic,EDA〕技术。

本设计采纳的VHDL是一种全方位的硬件描述语言，具有极强的描述能力，

能支持系统行为级、存放器传输级和逻辑门级这三个不同层次的设计；支持结构、

数据流、行为三种描述形式的混合描述，覆盖面广，抽象能力强，因此在实际应

用中越来越广泛。ASIC是专用的系统集成电路，是一种带有逻辑处理的加速处

理器；而FPGA是特不的ASIC芯片，与其它的ASIC芯片相比，它具有设计开发

周期短、设计制造本钞票低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及

可实时在线检测等优点。

在操纵系统中，键盘是常用的人机交换接口，当所设置的功能键或数字键按

下的时候，系统应该完成该键所对应的功能。因此，按键信息输进是与软件结构

紧密相关的过程。依据键盘结构的不同，采纳不同的编码方法，但不管有无编码

以及采纳什么样的编码，最后都要转换成为相应的键值，以实现按键功能程序的

转移。[1]

钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的

报时功能。诸如定时自动报警、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，

甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些根基上以钟表数字化为根底的。因此

研究数字钟以及扩大其应用有着特不现实的意义。

1.1选题背景

本节将从FPGA嵌进式应用开发技术与数字钟技术开展的客瞧实际动身，通

过对该技术开展状况的了解及课题本身的需要，指出研究基于FPGA的芯片系统

与设计——数字钟的设计与实现的必要性。

课题相关技术的开展

当今电子产品正向功能多元化,体积最小化,功耗最低化的方向开展。它与传

统的电子产品在设计上的显着区不是大量使用大规模可编程逻辑器件，使产品的

性能提高，体积缩小，功耗落低，同时广泛运用现代计算机技术，提高产品的自

动化程度和竞争力，缩短研发周期。EDA技术正是为了适应现代电子技术的要

求，汲取众多学科最新科技成果而形成的一门新技术。

美国ALTERA公司的可编程逻辑器件采纳全新的结构和先进的技术，加上

Quartus开发环境，使得其更具有高性能，开发周期短等特点，十分方便进行电

子产品的开发和设计。[2]

EDA技术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

辑描述要紧表达方式，以计算机和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，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。

本设计是利用VHDL硬件描述语言结合可编程逻辑器件进行的，并通过数

码管静态显示走时结果。数字钟能够由各种技术实现，如单片机等。利用可编程

逻辑器件具有其它方式没有的特点，它具有易学、方便、新奇、有味、直瞧，设

计与实验成功率高、理论与实践结合紧密、积小、量大、/O口丰富、编程和加

密等特点，同时它还具有开放的界面、丰富的设计库、模块化的工具以及LPM

定制等优良性能，应用特不方便。因此，本设计采纳可编程逻辑器件实现。

课题研究的必要性

现在是一个知识爆炸的新时代。新产品、新技术层出不穷，电子技术的开展

更是日新月异。能够毫不夸张的讲，电子技术的应用无处不在，电子技术正在不

断地改变着我们的生活，改变着我们的世界。在这快速开展的年代，时刻对人们

来讲是越来越贵重，在快节奏的生活时，人们往往不记得了时刻，一旦碰到重要

的情况而不记得了时刻，这将会带来特别大的损失，因此我们需要一个定时系统

来提醒这些忙碌的人。数字化的钟表给人们带来了极大的方便。近些年，随着科

技的开展和社会的进步，人们对数字钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能满

足人们的需求，多功能数字钟不管在性能依旧在样式上都发生了质的变化，