基于可编程器件的倒计时牌硬件设计

摘  要

随着数字集成技术和电子设计自动化技术的迅速发展，数字系统设计的理论和方法也在相应地变化和发展着。VHDL作为一种硬件描述语言,可用于数字电路与系统的描述、模拟和自动设计与仿真等,是当今电子设计自动化的核心技术.本设计方法具有硬件描述能力强,设计方法灵活,便于修改等优点,大大降低了数字系统设计的难度,提高了工作效率.应用可编程逻辑器件实现数字系统设计和单片系统的设计，是目前利用EDA技术设计数字系统的潮流。本设计以ALTERA公司生产的现场可编程门阵列(FPGA)器件EPF10K10 FPGA器件为中央处理器，结合外围有关器件来实现数码管的倒计时功能，并以EPF10K10为例，从器件的结构、功能、使用语言VHDL、及其程序的烧入四个方面来阐述可编程器件使用的方便可靠与灵活高速。并且在阐述MCU在应用过程中的局限性的基础之上，阐述现场可编程门阵列（FPGA）器件在未来应用当中的优势。

关键词 电子设计自动化技术；可编程器件；硬件描述语言；现场可编程门阵列

目 录

摘  要 I

Abstract II

1  绪论 1

1.1  EDA技术概述 1

1.2  可编程器件概述 2

2  开发环境介绍 3

2.1  EDA技术的主要特征 3

2.2  VHDL介绍 4

2.3  MAX＋PLUS II介绍 4

3  关于FPGA芯片的研究 7

3.1  FPGA／CPLD 概述 7

3.2  ALTERA公司的FPGA器件特点 7

3.3  FPGA原理与结构 9

3.4  基于查找表（LUT）的FPGA的结构 10

3.5  查找表结构的FPGA逻辑实现原理 11

4  基于FPGA的倒计时系统设计方案 13

4.1 EPF10K10的特性参数和硬件内部结构 14

4.2  晶体振荡器电路 18

4.3  电源电路 19

4.4  按键电路 20

4.5  显示电路 20

4.6  程序下载口设计 22

4.7  接口设计 23

4.8  芯片主回路原理图及PCB图 24

4.9  软件设计 25

5  系统仿真及调试 29

5.1 AEDK实验系统简介 29

5.2  硬件调试 30

6  总 结 32

7  致  谢 33

参考文献 34