彭-毕业设计论文.doc

目 录 摘要………………………………………………………………………..1 abstract… ……………………………………… ………………… …….2 第1章 EDA技术 3 1.1 硬件描述语言 3 1.1.1 硬件描述语言简述 3 1.1.2 VHDL语言的产生及发展 4 1.1.3 VHDI语言的特点 5 1.1.4 VHDL语言的开发环境 6 1.2 MAX+PLUSⅡ 7 1.2.1 MAX+PLUSⅡ特点 7 1.2.2 使用MAX+PLUSⅡ软件系统的设计流程 9 第2章. 硬件设计 14 2.1信号采集 15 2.1.1 信号的采集方式 15 2.1.2 模拟通道的结构形式的选择 15 2.1.3 A/D 转换器数据传送方式的选择 16 2.1.4 A/D转换器接口电路的结构形式的选择 17 2.1.5 A/D转换起器的选用 18 2.2 人机交互设备接口 21 2.2.1 键盘 21 2.2.2 LED显示器 24 2.3 中央处理单元 27 第3章 软件设计 28 3.1 数字集成系统的设计 28 3.1.1 FPGA设计流程 28 3.1.2 FPGA设计方式和层次 31 3.1.3 VHDL书写准则 35 3.2 软件方案论证 35 3.3数字整形 39 3.3.1 数字滤波 39 3.3.2单调性分析 42 3.4频率和周期的数字测量 44 3.4.1 频率和周期测量的原理和误差分析 44 3.4.2用VHDL构造等精度计数器系统模型 49 3.5相位差 50 3.5.1数字式相位差的测量原理和方案论证 50 3.5.2 相位差的结构化设计 55 2.6 电压测量 57 3.6.1电压测量的数字化方法 57 3.6.2 电压幅度的测量原理 58 3.6.3 电压测量的硬件设计 61 3.7 控制器和数据路径设计 65 3.7.1调度的概念 65 3.7.2.控制器模型和数据路径模型 66 3.7.3 系统控制信号发生器. 70 第4章 硬件系统调试 71 4.1系统功能调试 71 4.1.1 FPGA芯片的设计与调试 71 4.1.2 掉电保护方案 71 4.2 测试方法和数据 72 4.2.1 测量仪器 72 4.2.2 参数测试 72 第5章 附录 76 5.1 元器件明细表 76 5.2 仪器设备清单 76 5.3 参考文献 77 5.4 系统使用说明 78 5..5 程序清单 79 5..5.1 数字整形(第3.3节) 79 5.5.2 频率、周期、相位差 81 5.5.3 电压平均值 83 5.5.4键盘接口程序. 86 5.5.5中央控制器 88 5.5.6 终端控制器 89 5.5.7　LED显示器接口程序 91 5.5.8　控制信号发生器 92 ５.６　顶层模块图 95 ５.７硬件电路图 97 5.8 软件仿真 97 总结… …………………………………………..……..98 致谢……………………………………………………………..……100 第一章 EDA技术 引 言 随着电子设计技术的飞速发展，专用集成电路ASIC和用户现场可编程门阵列(FPGA)的复杂度越来越高，数字通信、工业自动化控制等领域所用的数字电路及系统的复杂程度也越来越高。设计这样复杂的电路及系统已不再是简单的个人劳动，而需要综合许多专家的经验和知识才能够完成。在数字逻辑设计领域，迫切需要一种共同的工业标准来统一对数字逻辑电路及系统的描述，把专家们设计的各种常用数字逻辑电路和系统部件建成宏单元(Macrocell)或软核(Soft-Com)库供设计者引用，以减轻重复劳动，提高工作效率。VHDL和Verilog HDL这两种工业标准的产生顺应了历史的潮流，因而得到了迅速的发展。本课题在设计时采用VHDL硬件描述语言及仿真软件MAX+PLUSⅡ。 1.1 硬件描述语言 1.1.1 硬件描述语言简述 硬件描述语言HDL是一种用形式化方法来描述数字电路和设计数字逻辑系统的语言。 数字逻辑电路设计者可以利用这种语言来描述自己的设计思想，然后利用电子设计自动化EDA工具进行仿真，再自动综合到门级电路，最后利用ASIC或FPGA实现其功能．目前，这种被称为高层次设计(High-Level-Design)的方法已经被广泛采用。硬件描述语言发展至今已有二十年的历史，并成功地应用于设计的各个阶段：仿真、验证和综合等。到80年代，已经出现了上百种硬件描述语言，它们对设计自动化起到了极大的促进作用．但是，这些语言一般各自面向特定的设计领域与层次，而且众多的语言使用户无所适从，因此，急需一种面向设计的多领域、多层次并得到普遍认同的标准硬件描述