【优秀WORD论文】基于FPGA的全功能万年历电子钟的设计.doc

基于FPGA的全功能万年历电子钟的设计 提要 本文主要介绍了基于FPGA的万年历电子钟的设计方案，从而介绍了可编程逻辑器件的发展及应用。 基于FPGA的电子钟的设计与实现介绍了基于FPGA芯片的系统设计，并对系统的软硬件构成、FPGA内部逻辑设计工作原理等进行了详细说明。论文 第一部分对FPGA进行概述，讲述了可编程逻辑器件的发展与应用及论文题目的意义、目的和内容编排； 第二部分：叙述了系统设计方案，介绍了FPGA应用的特点和电子钟的方案概述及实现语言和调试平台MAX+plusⅡ开发工具； 第三部分：叙述了基于FPGA的电子钟系统的设计的硬件设计和软件设计； 第四部分：对系统实现的外围电路进行概述。 第五部分：再次说明本设计的系统方案和得到的结论。目录 第一章序论 1 1.1研究目的和意义： 1 1.2 可编程逻辑器件的发展与应用： 1 1.2.1可编程逻辑单元CLB 3 1.2.2输入/输出模块IOB 3 1.2.3可编程内部连线PI 4 1.2.4 FPGA芯片的特点 4 1.3 FPGA国内外的发展状况及应用 5 1.4 本课题所能实现的功能： 8 第二章总体方案的设计 9 2.1万年历电子钟的设计原理： 9 2.2 FPGA的设计方法 11 2.2.1 FPGA的器件设计流程 11 2.2.2 MAX+plusⅡ开发工具 13 2.2.3 VHDL语言 17 2.3 系统设计方案 18 第三章系统的硬件设计与实现 19 3.1功能模块设计 19 3.2系统功能实现 21 3.2.1底层元件设计 22 3.2.2顶层元件设计 32 3.3芯片的选择 41 第四章设计应用电路 45 4.1整体电路 45 4.2电源电路 46 4.3键盘部分 49 4.4主动配置电路 53 第五章 总结 61 5.1概述： 61 5.2设计方案： 62 参考文献 64 致谢 67 摘要 I Abstract II 第一章序论 1.1研究目的和意义： 通过对FPGA的了解，我们要应用FPGA来设计全功能万年历的设计，主要实现电子钟的所有功能，万年历是一种应用非常广泛的日常计时工具，具有时分秒计时功能，还有日历、年历功能，涉及计数、显示、参数输入技术，能够实时显示年、月、日和时间，并具有校准和闹铃等功能。使用FPGA系统实现，学习电子控制器设计相关的知识，提高实践动手能力。通过该课题的设计，学生可以学会硬件电路的设计、调试，用单片机汇编语言进行软件编程。 1.2 可编程逻辑器件的发展与应用： 可编程逻辑器件（Programmable Logic Device,简称PLD）是一种由用户编程以实现某种逻辑功能的新型逻辑器件。它诞生于20世纪70年代，几十年来，PLD得到了飞速发展和广泛应用。它是大规模集成电路技术的飞速发展与计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助生产（CAM）和计算机辅助测试（CAT）相结合的一种产物，是现代数字电子系统向超高集成度、超低功耗、超小型封装和专用化方向发展的重要基础。它的应用和发展不仅简化了电路设计，降低了成本，提高了系统的可靠性和必威体育官网网址性，而且给数字系统的设计方法带来了革命性的变化。 常见的可编程逻辑器件有PROM（Programmable Read-Only Memory,可编程只读存储器）、PLA（Programmable Logic Array,可编程逻辑阵列）、PAL（Programmable Array Logic,可编程阵列逻辑）、GAL（Generic-Programmable Array Logic通用可编程阵列逻辑）、EPLD(Erasable Programmable Logic Device,可擦除的可编程逻辑器件)、CPLD（Complex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件）和FPGA（Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列）等。 集成度是可编程逻辑器件的一项很重要的指标，如果从集成密度上分类，可分为低密度可编程逻辑器件（LDPLD）和高密度可编程逻辑器件（HDPLD），二者之间通常以单片集成1000个逻辑门(指等效逻辑门)为区分点。PROM、PLA、PAL和GAL属于低密度可编程逻辑器件，而EPLD、CPLD和FPGA则属于高密度可编程逻辑器件。 目前常用的可编程逻辑器件都是从“与-或阵列”和“门阵列” 两类基本结构发展起来的，所以又可从结构上将其分为两大类器件： （1）阵列型PLD——基本结构为与-或阵列的器件。包括简单可编程逻辑器件SPLD和复杂可编程逻辑器件CPLD。 （2）FPGA器件——基本结构为门阵列的器件。 CPLD是阵列型高密度PLD器件，它们大多采用了CMOS EPROM/E2PROM和快闪存储器等