七人表决器课程设计报告

1、课 程 设 计 课程名称 硬件描述语言与EDA技术 题目名称 硬件描述语言与EDA技术实践学生学院 材料与能源 专业班级 11微电子学(1)班 学 号 学生姓名 指导教师 2014年 6月 27日广东工业大学课程设计任务书题目名称硬件描述语言与EDA技术实践学生学院材料与能源学院专业班级11微电子学(1)班姓 名学 号一、课程设计的内容与要求1. 系统功能分析，分模块层次化设计；2. 实现系统功能的方案设计；3. 编写各功能模块VHDL语言程序；4. 对各功能模块进行编译、综合、仿真和验证；5. 顶层文件设计，可用VHDL语言设计，也可以用原理图设计；6. 整个系统进行编译、综合、仿真和验证；

2、7. 在CPLD/FPGA实验开发系统试验箱上进行硬件验证；8. 按所布置的题目要求，每一位学生独立完成全过程。二、课程设计应完成的工作1. 所要求设计内容的全部工作；2. 按设计指导书要求提交一份报告书；3. 提交电子版的设计全部内容：工程目录文件夹中的全部内容，报告书三、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1布置设计题目和要求；收集相关资料。工3317或宿舍6.232方案分析与确定；编写VHDL源程序。工3317或宿舍6.243编写VHDL源程序；编译、综合、仿真、定时分析、适配。工3317或宿舍6.254下载和硬件验证；验收。工33176.265下载和硬件验证；验收；撰写报告工

3、33176.27678四、应收集的资料及主要参考文献1. 陈先朝，硬件描述语言与EDA技术实践指导书，2014年3月2. 曹昕燕等编著，EDA技术实验与课程设计，清华大学出版社，2006年5月3. 刘欲晓等编著，EDA技术与VHDL电路开发应用实践，电子工业出版社，2009年4月4. 刘昌华等编著，数字逻辑EDA设计与实践：MAX+plus与Quartus双剑合璧，国防工业出版社，2009年5. 刘江海主编，EDA技术课程设计，华中科技大学出版社，2009年1月发出任务书日期： 2014年6月 23日 指导教师签名：计划完成日期： 2014年6月 27日 基层教学单位责任人签章：主管院长签章：

4、七人表决器1.设计目的(1)学习和掌握Quartus II软件的基本操作；(2)通过设计七人表决器，掌握基于可编程器件的VHDL硬件描述语言的设计方法；(3)学习用CPLD/FPGA实践系统硬件验证电路设计的正确性2.设计题目及要求(1)题目：表决器(2)要求：设计一个七人表决器，当赞成人数大于等于四时显示表决通过，同时分别将投票中赞成的人数和反对的人数在数码管上显示出来。3.设计方案：表决器的功能是将所投票者的结果综合起来，超过半数赞成则表示结果通过，反之则不通过。而七人表决器由七个人来投票，当赞成的票数大于或者等于4人，则认为通过；当反对的票数大于或者等于4人时，则认为不通过。所以这次设计

5、中我将用7个数据开关来表示七个人，当对应的拨挡开关输入为1时，表示此人同意；否则若拨挡开关输入为0时，则表示此人反对。表决的结果用一个LED表示，若表决的结果为同意，则LED被点亮，；否则，如果表决的结果为反对，则LED不会被点亮。同时用七段显示数码管来显示赞成的人数和反对的人数。4.实验箱使用说明本次使用的实验箱为KHF3型CPLD/FPGA实践开发系统所用芯片：ACEX1K系列的EP1K30QC208-3，引脚为208个，5980逻辑单元。数据开关SW1至SW7分别代表7人。当数据开关按下时输出为高电平1，代表该投票者赞成，反之输出为低电平0，代表该投票者反对。数码管SEG1为赞成者人数，

6、数码管SEG4为反对者人数LED灯SEG5对应的P190为结果通过指示灯，当灯点亮，则代表投票结果为通过，反之熄灭时代表投票结果不通过。5.设计流程图开始七位投票者开始投票统计投票者赞成票数，显示两方人数赞成票数4结果灯点亮结果灯熄灭结束否是6.VHDL程序设计LIBRARY IEEE;-库的说明USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY bjq IS -定义实体bjqPORT-端口说明 ( clk:IN STD_LOGIC; -时钟输入端口 vote:IN STD_LOGIC_VECTOR(6 DOW

7、NTO 0); -七人投票端LED_pass:OUT STD_LOGIC; -结果LED灯LED_approve,LED_object:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); -赞成人数及反对人数显示数码管END ENTITY bjq; ARCHITECTURE bhv OF bjq IS -结构体说明SIGNAL q:STD_LOGIC; -内部信号说明SIGNAL q1,q2:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(vote) VARIABLE A:INTEGER; -定义变量A用于统计赞成人数BEGINA:=0;

8、IF clkEVENT AND clk=1 THEN IF vote(0)=1 THEN A:=A+1;END IF;IF vote(1)=1 THEN A:=A+1;END IF;IF vote(2)=1 THEN A:=A+1;END IF;IF vote(3)=1 THEN A:=A+1;END IF;IF vote(4)=1 THEN A:=A+1;END IF;IF vote(5)=1 THEN A:=A+1;END IF;IF vote(6)=1 THEN A:=A+1;END IF;CASE A IS -通过CASE语句选择不同赞成人数下LED数 码管的显示内容WHEN 0 =

9、q=0;q1=1111110;q2 q=0;q1=0110000;q2 q=0;q1=1101101;q2 q=0;q1=1111001;q2 q=1;q1=0110011;q2 q=1;q1=1011011;q2 q=1;q1=1011111;q2 q=1;q1=1110000;q2 q=Z;q1=ZZZZZZZ;q2=ZZZZZZZ;END CASE;LED_pass=q;-将结果送到LED灯及数码管LED_approve=q1;LED_object=q2;END IF;END PROCESS;END ARCHITECTURE bhv;7. 仿真 端口设置完毕后如下图所示：仿真的最终结果：

10、8. 仿真波形分析（1） 当输入vote为1100101时，表示有4人投于赞成票，LED_approve显示为0110011，即数码管显示为4，LED_object显示为1111001，即数码管显示为3，LED_pass为高电平即点亮；（2） 当输入vote为1100000时，表示有2人投于赞成票，LED_approve显示为1101101，即数码管显示为2，LED_object显示为1011011，即数码管显示为5，LED_pass为低电平即熄灭；（3） 当输入vote为1100001时，表示有3人投于赞成票，LED_approve显示为1111001，即数码管显示为3，LED_object

11、显示为0110011，即数码管显示为4，LED_pass为低电平即熄灭；（4） 当输入vote为1100010时，表示有3人投于赞成票，LED_approve显示为1111001，即数码管显示为3，LED_object显示为0110011，即数码管显示为4，LED_pass为低电平即熄灭；如此说明，仿真结果符合实际要求需要。9.管脚分配 10. 设计所遇到的问题这次设计中所遇到的最大困难在于仿真。由于对仿真的功能不够熟悉，一开始对于输入波形的设置就乱了阵脚。最初时钟信号的输入设置并没有很大问题，但是我并没有考虑到仿真时的end time 。由于end time 设置比较小，使得仿真结果并不完善

12、。后来请教了同学后才发现了这问题。由于输入为多通道输入，每一个vote 信号我都使用了一个random波形，使得输入十分的紊乱，输出结果更是一塌糊涂。后来将vote变成二进制类型输入，并且随机设置了初始值，解决了这个问题。 11.设计的收获和体会 通过这次EDA的课程设计使我对于Quartus II的了解更加深入。不仅学到了如何通过VHDL硬件描述语音来实现可编程器件的运用，还学到了如何利用Quartus II的强大的仿真功能验证器件功能的正确性。但更多的是能够自己动手，这样的实践会比光看书更为有用。在实践中我们可以发现一般书上可能不会出现的问题，这样问题出现了我们便可以通过自己发掘的途径解决问题，加深我们对这问题的认识，所谓实践出真知。 12. 参考文献（1）陈先朝，硬件描述语言与ED