论EDA技术在数字系统设计中的应用

摘要：本文简要介绍了EDA技术在数字系统设计中的应用，以数字钟设计为例，阐述了应用EDA技术实现数字系统的设计思路，方法和步骤。

关键词：EDA技术；数字系统设计；数字钟

中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 24-0000-01

EDA Technology Using in the Design of Digital System

Wang Honglin,Cheng Jing

(School of Electrical Engineering of Xinjiang University,Urumqi830047,China)

Abstract:This paper introduces the application of EDA technology in the design of digital systems,digital clock,for example,described the EDA technology to achieve digital system design ideas,methods and steps.

Keywords:EDA;Digital system design;Digital clock

一、EDA技术的涵义

EDA技术就是以大规模可编程逻辑器件CPLD为设计载体，以硬件描述语言HDL为系统逻辑描述的主要表达方式，以开发软件为设计工具，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、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、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。

二、数字钟系统设计

根据系统要求设计一个具有时、分、秒显示能力的数字钟电路，应用EDA技术对系统进行自上而下的设计方法，系统结构框图如图1所示。可将数字钟的功能划分由分频模块、控制模块、计数模块及显示模块四个模块组成。分频模块的功能是将1MHZ的晶振信号分频为1HZ的秒时钟信号、为校对电路通过控制信号及为动态数码显示提供扫描信号。计数模块的功能主要完成60进制及24进制计数控制，控制模块的功能是实现校对控制逻辑，显示模块的功能是完成数码管动态扫描电路的设计。各模块采用VHDL语言编写并编译生成模块存放在库中已供调用，采用图形法来设计顶层模块并在MaxplusⅡ设计工具中编译仿真。验证数字钟系统设计的正确性和实用性。

三、模块功能的设计与实现

（一）分频模块。分频模块框图如图2所示。是将输入的1MHZ频率的晶振信号通过不同倍数的分频获得1HZ、4HZ及1000HZ频率信号。1HZ的标准秒时钟信号提供给60计数模块进行秒计数，4HZ的信号提供给控制模块进行校对控制，1000HZ的信号提供给数码管动态扫描电路做扫描信号。

（二）计数模块。计数模块分为60进制和24进制，CNT60_V为60进制计数模块，其功能是对输入的CLK时钟信号计数，满60计数输出一进位信号。O3…O0输出个位的4位二进制数，十位只需要输出十进制数到6，可用O6…O4的3位二进制表示。可显示秒和分的（00-59）的计数。

（三）显示模块。显示模块部分包括译码和动态扫描两部分。译码部分将BCD码转换成7段码，在扫描频率下动态的循环点亮6位数码管.，由于扫描频率超过24HZ，就可以达到点亮单个7段显示器，却能享有6个同时显示的视觉效果。.仿真波形如图4所示。LED1-LED6分别显示秒、分、小时的各两位十进制数。

（四）控制模块。控制模块CNT_C_V可实现手动的调时，调分，清秒。CTL_H、CTL_M、CTL_S为输入校对开关、低电平有效。CTL为使能开关，低电平时电路开始正常计数，高电平时电路停止计数，保存现有计数状态。

四、顶层设计

在完成基本模块以后，选用原理图的设计方式，对模块符号进行调用和互连，完成整个系统的连接。经过EDA工具MAXPLUSⅡ编译仿真，仿真结果实现系统预定要求的功能。

下载到CPLD器件中与器件一起构成了一个数字钟的硬件电路，运行调试的结果与设计要求一致，时、分、秒都能够正常计数并能由按键控制校时。得到了预期的良好的效果。

五、结束语

应用EDA技术设计的数字钟系统与与传统设计相比，具有设计灵活性高、开发周期短、设计成本低、可移植特性强的特点。与电路相连即可工作。可以安装在任何需要时钟的仪器中，根据需要可增加计时、定时、闹铃及整点报时功能等，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，具有很实际的意义。

参考文献：

[1]潘松,黄继业.EDA技术实用教程[M].北京:科学出版社,2006

[2]崔葛.基于FPGA的数字电路系统设计[M].西安:电子科技大学出版社,2008

[3]徐向民,邢晓芬.加强数字系统设计方法在课程设计中的应用[J].实验技术与管理,2009,26:80-82

[基金项目]新疆大学校院联合项目 （XY080145）

[作者简介]王红琳（1968-），女，硕士，讲师，研究方向：电子技术应用；程静（1982-），女，硕士，讲师，研究方向：数字电子技术及应用。