集成电路EDA的课程设计-- 自动售邮票机的设计

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1、 集成电路集成电路 EDAEDA 技术课程设计报告技术课程设计报告 题题 目目 自动售邮票机的设计自动售邮票机的设计 指指 导导 教教 师师 院（系、部）院（系、部） 电信学院电信学院 专专 业业 班班 级级 学学 号号 姓姓 名名 日日 期期 2013 年年 6 月月 8 日日 一、 摘要 在当今这个以数字化和网络化为特征的信息技术革命大潮中， 电子技术得到 了飞速的发展，现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域。现代电子设计技术 的核心就是 EDA 技术，EDA 是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算 机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子 CAD 通用软件包，主要能辅助进行 三方

2、面的设计工作，即 IC 设计、电子电路设计和 PCB 设计。EDA 代表了当今电 子设计技术的最新发展方向，它的基本特征是：设计人员按照“自顶向下”的设 计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专 用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计， 最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件， 这样的设计方法被称为高层次的 电子设计方法。硬件描述语言（HDL）是一种用于设计硬件电子系统的计算机语 言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，与 传统的门级描述方式相比，它更适合大规模系统的设计。本设计利用 Altera

3、 公 司的开发软件 Quartus II 平台，采用 VHDL 硬件描述语言编程的设计方法设计 系统核心电路的硬件程序，在 Quartus II 软件平台上进行编译和电路仿真，最 后生成的目标文件下载到实验台内的 FPGA 芯片以实现该系统，并在实验台上对 设计进行了验证。 二、 综述 进入 20 世纪 90 年代以后，EDA 技术的技术发展和普及给电子系统的设计带 来了革命性的变化，并已渗透到电子系统设计的各个领域。硬件描述语言 （Hardware Description Language,HDL）是 EDA 技术的重要组成部分，是电子系 统硬件行为描述、结构描述、数据流描述的语言。国外的硬

4、件描述语言有很多， 如 VHDL、Verilog-HDL 和 ABEL-HDL 等。这些语言有的从 PASCAL 发展而来， 也有一些从 C 语言发展而来。 【1】EDA 技术就是以计算机为工具，设计者在 EDA 软 件平台上，用硬件描述语言 VHDL 完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻 辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片 的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。本次课程设计将运用 VHDL 设计一款 自动售邮票机， 培养 EDA 操作技巧。 【2】VHDL 语言可描述一个数字电路的输入、 输 出以及相互间的行为与功能。 而其硬件关联性的语法与形式虽类似于

5、一般程序语 言，但是涵盖许多与硬件关联的语法构造。 【3】其特有的层次性一一由上而下的结 构式语法结构适合大型设计项目的分包下去， 各自独立运行。 从抽象的层次而言， VHDL 的语句分成一下 4 个大类。 1、行为式 采用语言逻辑方式直接描述硬件电路的工作，表示一个设计的功能或算法， 描述 IC 内部电路行为。在此结构定义中可以同时包含并行描述与顺序语句。 2、数据流 从数据输入与输出的观点，大部分的并行语句都用于数据转换工作。 3、结构式 允许设计者以树状形式调用内置电路组件。通常以引脚图方式调用并连接。 从硬件的角度说，调用组件就像在组合与连接电路元器件一样。 【4】 4、寄存器传输式

6、VHDL 是一种类型化的语言，一种数据类型的数据内容不能指定给其他类型 的数据， 而且不同数据类型的数据需经过转换才能相互运算。 每一种电路的 VHDL 码都是实体与结构的成对组合，先用实体来定义一个 IC 电路引脚规格与基本参 数，然后在用结构定义 IC 内部电路的功能运做，即构成一个完整的电路模块。 【5】 设计要求：有一个自动售邮票机，出售面值为 6 角和 8 角的邮票。售票机有 1 角，5 角和 1 元三个硬币投放口，售票机每次只能售出一枚邮票。当所投硬币 达到或者超过购买者所选面值时，售出一枚邮票，并找回零钱，售票机回到初始 状态；当所投硬币不足邮票面值时，可以通过一个复位键退回所投硬币，售票机 回到初始状态。 三、 方案设计与分析 1、大体设计思路： (1