基于eda技术的数字电路实验系统设计.science

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1、万方数据第29卷第3期V01．29，No．3滨州学院学报JournalofBinzhouUniversity2013年6月Jun．，2013基于EDA技术的数字电路实验系统设计王忠林1’2，韩敬伟1(1．滨州学院物理与电子科学系；2．滨州学院航空技术信息研发中心，山东滨州256603)摘要：为了克服传统中小规模电路进行数字电路实验时所用元器件多、效率低的问题，设计了基于EDA技术的数字电路实验系统，其主芯片采用EPM240T100C5，外围电路包括系统复位电路、蜂鸣器接口电路、4个独立按键接口电路、4个流水灯电路、2位数码管电路、VGA接口电路和RS23

2、2串口电路，该系统能实现组合逻辑电路和时序逻辑电路及常见的数字系统，同中小规模电路数字电路系统相比可以有效提高实验效率．关键词：数字电路；组合逻辑电路；时序逻辑电路；EDA中图分类号：TN914．42文献标识码：A文章编号：1673—2618(2013)03—0087—040引言21世纪是信息数字化的时代，“数字电路”是数字技术的基础，是电子信息类各专业的主要技术基础课程之一．本课程的基本任务是使学生掌握数字电路与系统的工作原理和分析设计方法，了解标准的集成电路和高密度可编程逻辑器件，掌握数字系统的基本设计方法，为进一步学习各种超大规模数字集成电路系统打

3、下基础．而本课程又是一门以实践为主的课程，实验在本课程的学习中占有重要的地位，通过实验使学生掌握数字电路的基本理论和分析方法，掌握数字电路工作原理和设计方法，了解各元件特性和参数，能正确选择和使用它们，了解电子技术的发展[1q]．电子设计自动化，简称EDA(ElectronicDesignAu—tomation)，是发展迅速的新技术，应用范围日益扩大，已经成为电子设计工程师们必备的开发手段之一．从可编程逻辑器件的应用角度来理解EDA技术，可以认为EDA技术是以可编程逻辑器件为设计载体，以计算机为设计工具，以硬件描述语言为主要设计描述方式，利用软件开发工具

4、完成电子系统设计的全过程，最终将设计系统集成到特定的芯片中，完成电子系统芯片化的设计[4]．传统的数字电路实验主要采用中小规模集成电路来实现，完成数字电路课程的实验要涉及几十甚至上百种集成元件，而且实验过程中连线比较多，实验过程繁琐且容易出错，而基于EDA技术，采用大规模可编程器件(如CPLD或FPGA)不仅可以减少集成元件的种类而且实验过程简单，可靠性高，因此，本文设计了一种基于EDA技术的数字电路实验系统，利用本系统借助于计算机辅助技术可以实现文献[5—6]中所提出的全部组合逻辑电路和时序逻辑电路．1系统总体结构本文设计的基于EDA技术的数字电路实验

5、系统主芯片采用Altera公司生产CPLD系列的收稿日期：2013—03—25基金项目：山东省自然科学基金资助项目(ZR2012FM034)，滨州学院教学研究重点项目(BZXYJY200806)第一作者简介：王忠林(1970一)，男，山东滨城人，副教授，硕士生导师，主要从事EDA技术及混沌理论与应用研究，E—mail：bzcong@126．corn．万方数据88滨州学院学报第29卷EPM240T100C5，外围电路包括系统复位电路、蜂鸣器接口电路、4外独立按键接口电路、4个流水灯电路、2位数码管电路、VGA接口电路和RS232串口接口电路．EPM240T

6、100C5是Altera推出的MAXⅡ器件系列的一种CPLD产品，它基于突破性的CPLD架构，提供业界所有CPLD系列中单个I／O管脚最低成本和最小功耗，这些器件采用新的查表(LUT)体系，采用TSMC的0．18嵌入Flash工艺，使其裸片尺寸仅为同样工艺器件的1／4．该芯片有240个逻辑单元，等效宏单元192个，资源比较丰富，内有8kbitFlash的存储空间．2系统的硬件接口电路2．1系统复位电路由于EMP240T100本身上电后默认情况下所有可编程I／O口为低电平，图1是一个简单的低电平复位电路设计，系统初次上电时，由于电容的储电效应，RSTn信号

7、会保持低电平一小段时间后才拉高，实现了系统初始化的复位，在系统运行后若按下S，键，系统将会进入低电平复位状态，此后系统会重新复位．2．2蜂鸣器接口电路蜂鸣器的正极接到EMP240的I／O口，默认状态下，上后电I／O口为低电平，因此蜂鸣器不会发声，若代码中把I／O口拉高，则蜂鸣器将发声，蜂鸣器在不同分频倍数下蜂鸣器发声频率不同，蜂鸣器接口电路如图2所示．2．34个独立按键接口电路独立按键接10kfl／4．7kQ上拉电阻，按键一端接地，一端通过电阻接3．3V电源，同时接EMP240的I／O口，按键断开时键值为高电平，按键闭合时，键值为低电平，其电路如图3所示

8、．2．44个流水灯电路r’图1系统复位电路图2蜂鸣器电路4个流水灯通过正极通过5