电子技术课程设计(II)-EDA1版

1电子技术应用设计(II)2课程目的：本次课程设计，指导老师给出大致的设计要求，学生自己设计电路，在设计思路上不框定和约束同学们的思维，学生可以发挥自己的创造性尽可能多地实现所设计电路的功能。我们通过这些电路的设计可以更好地掌握电子技术课程中的知识。课程设计任务书3数字电路设计基本结构首先应进行系统模块的划分，规定每一模块的功能以及各个模块之问的接口。通常分为如下四个模块：输入电路模块；输出电路模块；处理电路模块；显示电路模块。4电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation，EDA）技术是以计算机科学和微电子技术发展为先导，汇集了计算机图形学、拓扑逻辑学、微电子工艺与结构学和计算数学等多种计算机应用学科最新成果的先进技术，它是在先进的计算机工作平台上开发出的一整套电子系统设计的软件工具。从20世纪60年代中期开始，人们不断开发出各种计算机辅助设计工具来帮助设计人员进行集成电路和电子系统的设计，集成电路技术的不断发展对EDA技术提出新的要求，并促进了EDA技术的发展。什么是EDA

5传统设计方法传统的设计方法是基于中小规模集成电路器件进行设计（如74系列及其改进系列、CC4000系列、74HC系列等都属于通用型数字集成电路），而且是采用自底向上进行设计：（1）首先确定可用的元器件；（2）根据这些器件进行逻辑设计，完成各模块；（3）将各模块进行连接，最后形成系统；（4）而后经调试、测量观察整个系统是否达到规定的性能指标。6789EDA工具包括电路仿真工具、电路板级设计工具、可编程器件开发工具。电路仿真工具：主要用于模拟电路和数字电路的仿真，常见的有SPICE／PSPICE、EWB、MULTISIM等；电路板级设计工具：常见的有PROTELE、POWERPCB等；可编程器件开发工具：常见的有MAXPLUSII、QUARTUSII、MATLAB／DSPBUILDER等。10EDA（ElectronicsDesignAutomation）即电子设计自动化技术，是利用计算机工作平台，从事电子系统和电路设计的一项技术。EDA技术为电子系统设计带来了这样的变化：（1）设计效率提高，设计周期缩短；（2）设计质量提高；（3）设计成本降低；（4）能更充分地发挥设计人员的创造性；（5）设计成果的重用性大大提高，省去了不必要的重复劳动。EDA设计方法

11自顶向下的设计方法数字电路的EDA设计是基于PLD进行设计的，支持自顶向下的设计方法：（1）首先从系统设计入手，在顶层进行功能划分和结构设计；（2）然后再逐级设计底层的结构；（3）并在系统级采用仿真手段验证设计的正确性；（4）最后完成整个系统的设计，实现从设计、仿真、测试一体化。12传统设计方法vsEDA设计方法

传统设计方法EDA设计方法自底向上手动设计软硬件分离原理图设计方式系统功能固定不易仿真难测试修改模块难移植共享设计周期长自顶向上自动设计打破软硬件屏障原理图、HDL等设计方式系统功能易改易仿真易测试修改模块可移植共享设计周期短13课程设计任务书设计题目：多功能数字钟电子抢答器的设计(4~6路)音乐电路的设计直流电机的控制14实施方式：①用原理图设计方式完成设计②使用功能仿真单独仿真验证各模块的功能。③产生顶层模块，完成顶层设计。④选择目标器件，编译顶层设计，在编译报告中查看时序分析结果和器件资源使用情况。⑤在分配编辑器中完成引脚分配。⑥下载到芯片并验证设计⑦将调试好的程序作为论文的一部分提交答辩15

QuartusⅡ简介

QuartusⅡ提供了方便的设计输入方式、快速的编译和直接易懂的器件编程。能够支持逻辑门数在百万门以上的逻辑器件的开发，并且为第三方工具提供了无缝接口。QuartusⅡ支持的器件有：StratixⅡ、StratixGX、Stratix、Mercury、MAX3000A、MAX7000B、MAX7000S、MAX7000AE、MAXⅡ、FLEX6000、FLEX10K、FLEX10KA、FLEX10KE、Cyclone、CycloneⅡ、APEXⅡ、APEX20KC、APEX20KE和ACEX1K系列。QuartusⅡ软件包的编程器是系统的核心，提供功能强大的设计处理，设计者可以添加特定的约束条件来提高芯片的利用率。

16设计流程设计准备设计输入设计处理器件编程功能仿真时序仿真器件测试17

QuartusII软件的设计过程主要包括：建立项目输入设计电路（可采用不同方式）设计编译设计仿真设计下载

QuartusⅡ设计流程介绍18QuartusⅡ设计流程

启动QuartusⅡ5.0双击桌面上的QuartusⅡ5.0图标或单击开始按扭，在程序菜单中选择QuartusⅡ5.0，可以启动QuartusⅡ5.0。其初始界面如图所示。

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1．建立项目利用QuartusII提供的新建工程指南可以帮助我们很容易的建立一个工程：①在主菜单上选择File\NewProjectWizard将弹出如下图所示对话框。

QuartusⅡ设计流程

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②在上图中的第一个空白处需添入新建工程工作目录的路径，为便于管理，QuartusII软件要求每一个工程项目及其相关文件都统一存储在单独的文件夹中。第二个空白处需添入新建的工程名称。第三个空白处需添入的是工程的顶层设计实体名称，要求顶层设计实体名称和新建的工程名称保持一致。③如上图所示添好后，按Next按钮，将会弹出加入文件对话框，如下图所示。

QuartusⅡ设计流程

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加入文件对话框：

22可以在File空白处选择添入其他已存在的设计文件加入到这个工程中，也可以使用UserLibraryPathnames按钮把用户自定义的库函数加入到工程中使用。完成后按Next按钮进入下一步。④下面弹出的是选择可编程逻辑器件对话框，如下图所示。选Yes，手动选择需要的器件，选No，则由编译器自动选择。QuartusⅡ设计流程

23⑤在下一步弹出的对话框中通过选择器件的封装形式，引脚数目，以及速度级别来约束可选器件的范围。如图所示。器件设置对话框

QuartusⅡ设计流程

EP1K30TC144-324⑥最后是由新建工程指南建立的工程文件摘要，显示了上面的全部设置选项。至此，新工程建立完毕，在QuartusII设计软件界面的顶部标题栏将显示工程名称和存储路径。如下图所示。QuartusⅡ设计流程

252．输入设计电路单击标题栏中的File→New对话框，如图所示。

单击New对话框的DeviceDesignFiles选项卡，blockdiagram/schematicfile，选好后单击【OK】按钮，打开原理图编辑器窗口。QuartusⅡ设计流程

26设计输入将所设计的电路的逻辑功能按照开发系统要求的形式表达出来的过程称为设计输入。通常，设计输入有如下三种方式：（1）原理图输入方式适用于对系统及各部分电路很熟悉的场合。（2）硬件描述语言输入方式硬件描述语言是用文本方式描述设计，硬件描述语言有ABEL、AHDL、VHDL、Verilog等，其中VHDL和Verilog已成为IEEE标准。（3）波形输入方式27在编辑窗中的任何一个位置上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择其中的输入元件项Insert--Symbol，于是将弹出如下图所示的输入元件的对话框QuartusⅡ设计流程

28选择菜单File-SaveAs命令，将已设计好的原理图文件取名并存盘在已为此项目建立的文件夹内。QuartusⅡ设计流程

设计半加器29QuartusⅡ设计流程

将设计项目设置成可调用的元件30QuartusⅡ设计流程

设计全加器顶层文件31设置引脚：为了能对此全加器进行硬件测试，应将其输入输出信号锁定在芯片确定的引脚上，编译后下载。选择Tools菜单中的Assignments项，即进入如图所示的AssignmentEditor编辑器窗。