EDA技术0934101 课程设计任务书06132.docx

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EDA技术0934101课程设计任务书06132

河南城建学院

《EDA技术》课程设计任务书

班级09340101

专业电子信息工程

课程名称EDA技术

指导教师：

侯宁、梁成武

电气与电子工程系

2013年6月

《EDA技术》课程设计任务书

课程编码

0934366

课程名称

EDA技术课程设计

适用专业

电子信息工程

周数

2周

考核方式

考查

学分

2

先修课程

电子技术、数字电子、模拟电子、EDA技术

设计时间

第6学期

一、设计时间及地点

1、第六学期期末的后2周

2、电气与信息工程学院

二、设计目的和要求

1、设计目的

通过对FPGA（现场可编程门阵列）芯片的设计实践，使学生掌握一般的PLD（可编程逻辑器件）的设计过程、设计要求、设计内容、设计方法，能根据用户的要求及工艺需要进行电子芯片设计并制定有关技术文件。

培养学生综合运用已学知识解决实际工程技术问题的能力、查阅图书资料和各种工具书的能力、工程绘图能力、撰写技术报告和编制技术资料的能力，受到一次电子设计自动化方面的基本训练。

培养学生利用EDA技术知识，解决电子设计自动化中常见实际问题的能力，使学生积累实际EDA编程。

通过本课程设计的学习，学生将复习所学的专业知识，使课堂学习的理论知识应用于实践，通过本课程设计的实践使学生具有一定的实践操作能力。

2、设计要求

（1）.以EDA技术的基本理论为指导，将设计实验分为基本功能电路和较复杂的电子系统两个层次，要求利用数字电路或者EDA方法去设计并完成特定功能的电子电路的仿真、软硬件调试；

（2）.熟悉掌握常用仿真开发软件，比如：

QuartusII或XilinxISE的使用方法。

（3）.能熟练运用上述开发软件设计并仿真电路并下载到FPGA中进行调试；

（4）.学会用EDA技术实现数字电子器件组成复杂系统的方法；学习电子系统电路的安装调试技术。

三、设计题目和内容

题目1：

8位加法器的设计

用EDA技术试设计一个8位二进制并行加法器，它由两个4位二进制并行加法器级联而成。

要求加数、被加数、和都在数码管上以十进制数显示出来。

系统提供50HZ频率的时钟源（要求根据试验箱可以用不同的时钟频率）。

完成该系统的硬件和软件的设计，并使用试验箱调试制作出实物，调试好后并能实际运用（需要经指导教师现场演示验证），最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。

题目2：

正负脉宽数控调制信号发生器的设计

用EDA技术试设计一个正负脉宽数控信号发生器，它的输出信号的高低电平脉宽可分别由两组8位二进制预置数进行控制。

正负脉宽的输出由LED显示，并要求两组8位二进制预置数在数码管上以十进制数显示出来。

系统提供50MHZ频率的时钟源。

完成该系统的硬件和软件的设计，并制作出实物装置，调试好后并能实际运用，最后就课程设计本身提交一篇课程设计说明书。

题目3：

篮球竞赛30s计时器

用EDA技术设计一个30s计时器，具体技术要求如下：

1、具有30s计时功能，并且能够实时显示计数结果。

2、设有外部操作开关，控制计数器实现直接清零、启动以及暂停/连续工作等操作。

3、计时器为30s递减计时，计时间隔为1s。

4、计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。

题目4：

十字路口交通灯控制器设计

用EDA技术设计一个十字路口的交通信号灯控制器，控制A、B两条交叉道路上的车辆通行，具体要求如下：

设计一个十字路口交通信号管理控制器。

对于每个路口，可实现直行、停止、左转指示，并显示当前状态剩余时间。

1、每个方向由直行红灯、直行绿灯，停行黄灯、左转红灯、左转绿灯共5个LED指示灯组成。

2、每个方向用两位数码管显示当前状态剩余时间。

3、系统复位后，进入东西直行，南北禁行状态。

4、直行状态最后3秒内后，绿灯闪烁。

题目5：

数字式竞赛抢答器

1、设计一个可容纳6组（或4组）参赛的数字式抢答器，每组设一个按钮，供抢答使用。

2、抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮不起作用。

3、设置一个主持人“复位”按钮。

4、主持人复位后，开始抢答，第一信号鉴别锁存电路得到信号后，有指示灯显示抢答组别，扬声器发出2~3秒的音响。

5、设置一个计分电路，每组开始预置100分，由主持人记分，答对一次加10分，答错一次减10分。

教学提示:

1、此设计问题的关键是准确判断出第一抢答者并将其锁存，实现的方法可使用触发器或锁存器，在得到第一信号后将输入封锁，使其它组的抢答信号无效。

2、形成第一抢答信号后，用编码、译码及数码显示电路显示第一抢答者的组别，用第一抢答信号推动扬声器发出音响。

3、计分电路采用十进制加／减计数器、数码管显示，由于每次都是加／减10分，所以个位始终为零，只要十位、百位进行加／减运算即可。

题目6：

电风扇控制逻辑电路设计

用EDA技术实现电风扇控制器的控制功能，具体要求如下：

1、用三个按键来实现。

风速”、“风种”、“停止”的不同选择。

2、用六个发光二报管分别表示“风速”（强、中、弱）、“风种”（睡眠、自然、正常）的三种状态。

3、电扇在停转状态时，只有按“风速’键才有效．按其余两键不响应。

电风扇启动后，再按动“风速”键可循环选择弱、中或强三种状态中的任一种状态，“风速”的弱、中、强对应电扇的转动由慢到快；按动“风种”键可循环选择正常、自然或睡眠三种状态的某—种状态。

“风种”在正常位置是指电扇连续运转；“自然”位置，是表示电扇模拟产生自然风，即运转4秒，间断4秒的方式；在“睡眠”位置，是产生轻柔的微风，电扇运转8秒，间断8秒的方式。

4、电风扇在任意状态下。

按“停止”键电扇停止工作，所有指示灯熄灭。

题目7：

整点报时电路

用EDA技术设计一种整点报时电路。

具体要求如下：

1、每当时钟运行到整点时，要求电路能推动扬声器发出与整点数目相等的音响声。

例如：

时钟到达10点，扬声器响10下。

题目8：

数字电子钟逻辑电路设计

用EDA技术设计一台能显示时、分、秒的数字电子钟．具体要求如下：

1、秒、分为00~59六十进制计数器。

2、时为00~23二十四进制计数器。

题目9：

直流电机PWM控制电路设计

用EDA技术设计直流电机PWM控制电路，具体要求如下：

1、学习直流电机控制电路的设计原理与实现方法，

2、进一步学习PWM波形产生电路的设计

3、学习直流电机加速、减速、正转、反转、启动、停止等控制电路的设计题目

题目10：

循环彩灯控制

用EDA技术设计一循环彩灯控制电路，具体要求如下：

1、共有红、绿、黄3色彩灯各9个，要求安一定顺序和时间关系运行。

2、动作要求：

先红灯，后绿灯，再黄灯，分别按0.5S的速度跑动一次，然后，全部红灯亮5S，再黄灯，后绿灯，各一次。

以此循环。

题目10也可以做彩灯控制器的设计

（二）

（1）课题内容：

用EDA技术设计一个彩灯控制器，使彩灯（LED管）能连续发出三种以上不同的花型（自拟）；

随着彩灯显示图案的变化，发出不同的音响声。

要求使用7段数码管显示当前显示的花型，如第一种花型显示A1，第二种花型显示b2，第三种花型显示C3

（2）主要任务：

完成该系统的硬件和软件的设计，并利用实验箱制作出实物演示，调试好后并能实际运用（指导教师提供制作所需的器件），最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。

题目11：

多功能数字电子钟设计

设计多功能数字电子钟，要求如下：

1、具有时、分、秒，计数显示功能，以二十四时制循环计；

2、设置启动、暂停开关，以满足启动计时和停止计时的功能；

3、要求计时精度为0.01秒，最长时间为24H。

4、具有时间设置（清零、调节小时和分功能）和闹钟功能；（扩展功能选作）

4、整点报时，整点报时的同时，LED灯花样显示或者给段动听音乐；（扩展功能选作）

设计方案要求：

本设计采用同步时序逻辑，计数器中的触发器组中的触发器使用相同的触发信号，按进位条件进行计数。

建议的设计步骤：

最好先设计数字电子钟的顶层电路图。

输入信号:

  SET            系统状态控制信号,接”ISP实验系统”的琴键1。

MODE        校时、设置控制信号,接”ISP实验系统”的琴键2。

  SIGNAL_IN    系统时钟输入,接”ISP实验系统”CLK2的1024HZ。

输出信号:

SPEAKER报时信号与蜂鸣器连接。

HOUR7～HOUR0小时BCD码输出与译码器连接由LED1.LED2显示。

MIN7～MIN0分钟BCD码输出与译码器连接由LED3.LED4显示。

SEC7～SEC0秒钟BCD码输出与译码器连接由LED5.LED6显示。

......

本设计主要任务：

完成该系统的硬件和软件的设计，并制作出实物装置，调试好后并能实际运用（指导教师提供制作所需的器件），最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。

题目12：

量程自动转换数字式频率计设计

设计一个量程自动转换的数字式频率计，要去如下

1、设计任务

设计一个3位十进制数字式频率计，其测量范围为1MHz。

量程分10kHz，100kHz和1MHz三档（最大读数分别为9.99kHz,99.9kHz,999kHz）。

被测信号由信号发生器提供。

2、要求量程可以根据被测量的大小自动转换，规则如下：

（1）当读数大于999时，频率计处于超量程状态。

此时显示器发出溢出指示（最高位显示F，其余各位不显示数字），下一次测量时，量程自动增大一档。

（2）读数小于000时，频率计处于欠量程状态。

下次测量时，量程减小一档。

3、要求实现溢出报警功能。

即当读数大于999HZ时，频率计处于超量程状态，产生一个报警信号，点亮LED灯同时吹响警报。

4、显示方式如下：

（1）用记忆显示方式，即计数过程中不显示数据，待计数过程结束后，显示计数结果，并将此显示结果保持到下一次计数结束。

显示时间应不小于1秒。

（2）小数点位置随量程变更自动移位。

本设计主要任务：

完成该系统的硬件和软件的设计，并制作出实物装置，调试好后并能实际运用（指导教师提供制作所需的器件），最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。

教学提示:

1、脉冲信号的频率就是在单位时间内所产生的脉冲个数，其表达式为，f为被测信号的频率，N为计数器所累计的脉冲个数，T为产生N个脉冲所需的时间。

所以，在1秒时间内计数器所记录的结果，就是被测信号的频率。

2、被测频率信号取自实验箱晶体振荡器输出信号，加到主控门的输入端。

3、再取晶体振荡器的另一标准频率信号，经分频后产生各种时基脉冲：

1ms，10ms，0.1s，1s等，时基信号的选择可以控制，即量程可以改变。

4、时基信号经控制电路产生闸门信号至主控门，只有在闸门信号采样期间内（时基信号的一个周期），输入信号才通过主控门。

5、f=N/T，改变时基信号的周期T，即可得到不同的测频范围。

6、当主控门关闭时，计数器停止计数，显示器显示记录结果，此时控制电路输出一个置零信号，将计数器和所有触发器复位，为新的一次采样做好准备。

7、改变量程时，小数点能自动移位。

题目13：

拔河游戏机的设计

设计要求如下：

设计一个能进行拔河游戏的电路。

电路使用7个发光二极管，开机后只有中间一个发亮，此即拔河的中心点。

游戏双方各持一个按钮，迅速地、不断地按动，产生脉冲，谁按得快，亮点就向谁的方向移动，每按十次，亮点移动一次。

亮点移到任一方终端二极管时，这一方就获胜，此时双方按钮均无作用，输出保持，只有复位后才使亮点恢复到中心。

用数码管显示双方按键的次数。

本设计主要任务：

完成该系统的硬件和软件的设计，并制作出实物装置，调试好后并能实际运用（指导教师提供制作所需的器件），最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。

题目14：

出租车计价器的设计

1）课题内容：

设计一个出租车计价器，要求显示里程和金额。

1、出租车启动和停驶由司机控制；

2、行程小于基本里程时，显示起步价，基本里程设3公里，起步价设5元；

3、行程大于基本里程时，每多行一公里，在起步价上加2元；

4、当出租车等待时，由司机按下等候键，每等待一分钟加1元，不足一分钟的按一分钟计算；

5、此处用脉冲信号模拟轮胎的转数，设每计一个脉冲汽车前进1米，系统中所需脉冲均由实验箱的50MHz晶振分频提供。

（2）主要任务：

完成该系统的硬件和软件的设计，并制作出实物装置，调试好后并能实际运用（指导教师提供制作所需的器件），最后就课程设计本身提交一篇课程设计说明书。

题目15：

洗衣机控制器的设计

（1）课题内容：

设计一个电子定时器，控制洗衣机作如下运转：

定时启动正转20秒暂停10秒反转20秒暂停10秒定时未到回到“正转20秒暂停10秒……”，定时到则停止；

若定时到，则停机发出音响信号；

用两个数码管显示洗涤的预置时间（分钟数），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到停机；洗涤过程由“开始”信号开始；

4、三只LED灯表示“正转”、“反转”、“暂停”三个状态。

（2）主要任务：

完成该系统的硬件和软件的设计，并制作出实物装置，调试好后并能实际运用（指导教师提供制作所需的器件），最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。

题目16：

正负脉宽数控调制信号发生器的设计

试设计一个正负脉宽数控信号发生器，它的输出信号的高低电平脉宽可分别由两组8位二进制预置数进行控制。

正负脉宽的输出由LED显示，并要求两组8位二进制预置数在数码管上以十进制数显示出来。

系统提供50MHZ频率的时钟源。

完成该系统的硬件和软件的设计，并制作出实物装置，调试好后并能实际运用（指导教师提供制作所需的器件），最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。

题目17：

可变周期脉冲发生器的设计

（1）课题内容：

设计一个周期和输出个数可调的脉冲发生器。

1、默认情况下，输出一个周期为1KHz，占空比为50%的脉冲；

2、可对脉冲的高电平和低电平的延续时间进行调整；调整步长自定；

3、可设置脉冲输出的个数。

设置完后，在数码管上显示剩余输出的脉冲个数；

4、系统时钟使用实验箱提供的50MHz时钟

（2）主要任务：

完成该系统的硬件和软件的设计，并制作出实物装置，调试好后并能实际运用（指导教师提供制作所需的器件），最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。

题目18：

乒乓球比赛游戏机

1、设计一个由甲、乙双方参赛，有裁判的3人乒乓球游戏机。

2、用8个（或更多个）LED排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一只点亮的LED指示球的当前位置，点亮的LED依此从左到右，或从右到左，其移动的速度应能调节。

3、当“球”（点亮的那只LED）运动到某方的最后一位时，参赛者应能果断地按下位于自己一方的按钮开关，即表示启动球拍击球。

若击中，则球向相反方向移动；若未击中，则对方得1分。

4、一方得分时，电路自动响铃3秒，这期间发球无效，等铃声停止后方能继续比赛。

5、设置自动记分电路，甲、乙双方各用2位数码管进行记分显示，每计满21分为1局。

6、甲、乙双方各设一个发光二极管，表示拥有发球权，每隔5次自动交换发球权，拥有发球权的一方发球才有效。

教学提示:

1、用双向移位寄存器的输出端控制LED显示来模拟乒乓球运动的轨迹，先点亮位于某一方的第1个LED，由击球者通过按钮输入开关信号，实现移位方向的控制。

2、也可用计数译码方式实现乒乓球运动轨迹的模拟，如利用加/减计数器的2个时钟信号实现甲、乙双方的击球，由表示球拍的按钮产生计数时钟，计数器的输出状态经译码驱动LED发亮。

3、任何时刻都保持一个LED发亮，若发亮的LED运动到对方的终点，但对方未能及时输入信号使其向相反方向移动，即失去1分。

4、控制电路决定整个系统的协调动作，必须严格掌握各信号之间的关系。

设计19：

电子密码锁

1、设计一个密码锁的控制电路，当输入正确代码时，输出开锁信号以推动执行机构工作，用红灯亮、绿灯熄灭表示关锁，用绿灯亮、红灯熄灭表示开锁；

2、在锁的控制电路中储存一个可以修改的4位代码，当开锁按钮开关（可设置成6位至8位，其中实际有效为4位，其余为虚设）的输入代码等于储存代码时，开锁；

3、从第一个按钮触动后的5秒内若未将锁打开，则电路自动复位并进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。

教学提示:

1、该题的主要任务是产生一个开锁信号，而开锁信号的形成条件是，输入代码和已设密码相同。

实现这种功能的电路构思有多种，例如，用两片8位锁存器，一片存入密码，另一片输入开锁的代码，通过比较的方式，若两者相等，则形成开锁信号。

2、在产生开锁信号后，要求输出声、光信号，声音的产生由开锁信号触动扬声器工作，光信号由开锁信号点亮LED指示灯；

3、用按钮开关的第一个动作信号触发一个5秒定时器，若5秒内无开锁信号产生，让扬声器发出特殊音响，以示警告，并输出一个信号推动LED不断闪烁。

设计20：

流水灯控制电路设计

利用FPGA系统电路控制8个LED进行4种工作模式状态的循环显示,这四种工作模式状态是：

1、从左到右逐个点亮LED；

2、从右到左逐个点亮LED；

3、从两边到中间逐个显示LED；

4、从中间到两边逐个显示LED。

设计21：

VGA彩条信号显示控制器

（1）掌握VGA时序工作要求及特点。

（2）对VGA图像显示控制器进行设计。

（3）可以实现横彩条显示、竖彩条显示、方格彩条显示。

设计22：

压缩BCD码转换器设计（十进制数转换为二进制数）

内容及要求 

输入数据范围[0,9];

十进制数据做为固定值预置在程序中，利用开关选择不同的十进制数据做为转换器的输入；

利用4个8段数码管做为输出，显示转换后的二进制数值。

完成全部流程：

设计规范文档、模块设计、代码输入、功能仿真、约束与综合、布局布线、时序仿真、下载验证等。

设计23：

格雷码码转换器设计

输入数据范围[0,9];

输入数据做为固定值预置在程序中，利用开关选择不同的数据做为转换器的输入；

利用4个8段数码管做为输出，显示转换后的格雷码数值。

完成全部流程：

设计规范文档、模块设计、代码输入、功能仿真、约束与综合、布局布线、时序仿真、下载验证等。

设计24：

 同步FIFO的设计 

内容及要求 ：

完成4bit宽、深度为16的同步FIFO。

（1）用开关作为输入数据，按键作为数据有效指示或者写信号； 

（2）数码管作为输出，按键作为读信号； 

（3）满、空指示驱动LED； 

（4）工作时钟100k即可； 

（5）完成全部流程：

设计规范文档、模块设计、代码输入、功能仿真、约束与综合、布局布线、时序仿真、下载验证等。

设计25：

 8位移位寄存器设计 

内容及要求 

低位到高位移动;

（2）利用一个开关表示输入有效，第二个开关用于数据0或1输入； 

（3）移位寄存器的高4位对应的整数值用1个8段数码管显示，移位寄存器的低4位对应的整数值用1个8段数码管显示。

例如8’b1000_0100，用两个数码管显示为84。

（4）工作时钟不做要求； 

（5）完成全部流程：

设计规范文档、模块设计、代码输入、功能仿真、约束与综合、布局布线、时序仿真、下载验证等。

设计26：

 4位轮转优先级仲裁器

输入为5个按键，其中4个按键做为仲裁器输入，1个按键表示数据有效；

输出为4个LED灯，对应4个按键，赢得仲裁，对应LED亮。

完成全部流程：

设计规范文档、模块设计、代码输入、功能仿真、约束与综合、布局布线、时序仿真、下载验证等。

注：

在设计中如遇到模拟电路，请用multisim软件仿真模拟电路部分的功能；

设计的时间进程表：

时间

内容

第1天

布置课题，落实任务，确定课题及组织形式，收集课题相关的技术资料。

第2天

方案论证、分析、讨论

第3－4天

电路设计、设计各模块程序框图

第5天

软件设计

第6天

软件设计、调试

第7天

调试

第8天

调试，整理资料、写课程设计报告

第9天

写课程设计报告

第10天

递交课程设计报告、总结

答辩主要针对题目涉及的专业理论知识、方案的选择、设计关键步骤、编程调试演示等对设计者进行提问。

每组限定10分钟。

四、设计方法和步骤

1.学生自学与指定设计题目有关的参考资料；

2.在规定时间内学习使用有关电路设计软件进行电路设计的方法

3.针对实验课题的要求，查找资料提出设计方案，写出设计步骤，并进行初步设计；

4.必须完成基本设计任务后才能进行选作实验；

5.教师在课内外给予及时指导和答疑

五、设计成果的编制及格式

1.设计题目

2.设计任务和要求

3.EDA设计：

（1）方案比较；

（2）VHDL代码编写；（3）代码注释（标出信号类型和参数、必要时画出原理框图）；（4）波形仿真及分析；（5）在实验装置上进行硬件测试，并进行演示。

4.硬件测试，写出实测数据、仿真数据和误差分析，写出调试过程的关键步骤

5.实验困难问题及解决措施。

6.实验参考文献。

7.设计的电子文档；

8.署名设计学生和指导教师姓名；

六、评分标准及成绩评定

由指导教师根据学生完成任务的情况、课程设计说明书的质量和课程设计过程中的工作态度等综合打分。

成绩评定实行优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级。

优秀者人数一般不得超过总人数的20%。

不及格者不能得到相应的学分，需重新做课程设计，经指导教师考核及格后，方可取得相应学分。

1.优秀

（1）遵守纪律，勤于钻研，能按时按量出色地完成任务书中规定的任务，能

熟练运用所学理论和专业知识，具有较强的综合分析问题和解决问题的能力，在课题的设计中有独到的见解；

（2）设计说明书内容完整，分析正确，概念清楚，条理分明，文字通顺，书

写工整，图纸齐全、整洁、无错误、符合国家有关标准；

2.良好

（1）工作努力，遵守纪律，能按时按量独立完成任务书中规定的任务，能

较好地运用所学理论和专业知识，具有较强的综合分析问题和解决问题的能力；

（2）设计说明书内容完整，分析正确，概念清楚，条理分明，文字通顺、

书写工整，图纸齐全、整洁、无错误、符合国家有关标准；

3.中等

（1）工作较努力，遵守纪律，基本上能按时按量独立完成任务书中规定的任

务，能基本正确运用所学理论和专业知识，具有一定的综合分析问题和解决问题的能力；

（2）设计说明书内容完备，分析基本正确，概念较清楚，书写较工整，图纸

齐全、符合国家有关标准；

4.及格

（1）工作态度及表现一般，在规定时间内勉强完成任务书中规定的任务，基

本达到了教学要求，但分析解决问题的能力较差，在非主要问题上存在错误；

（2）设计说明书内容基本正确，书写较工整，图纸齐全、基本符合国家有关

标准或仅有局部非原则性错误；

5.有下列情况之一者成绩视为不及格

（1）工作不努力，有违纪行为，表现差；

（2）未能达到设计所规定的基本要求，或设计中有原则性错误；

（3）弄虚作假，有抄袭行为，或部分内容由其他学生代做；

（4）设计说明书概念不清，图纸不齐全或不符合国家标准；

七、设计指导教师及分组情况

1.指导教师

侯宁、梁成武

2.学生班级：

0934101班。

参加该课程设计的同学1-3人一组，合理分工，且每人完成一份完整的设计说明书及图纸。

八、参考文献