eda课程设计---抢答器.doc

1 引言
EDA技术是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果,进行电子产品的自动设计。
利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,大量工作可以通过计算机完成,并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。
现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域,都有EDA的应用。目前EDA 技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中,从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟,都可能涉及到EDA技术。
传统的设计方法采用自底向上的设计方法,一般先按电子系统的具体功能要求进行功能划分,然后对每个子模块画出真值表,用卡诺图进行手工逻辑简化,写出布尔表达式,画出相应的逻辑线路图,再据此选择元器件,设计电路板,最后进行实测与调试,由于无法进行硬件系统功能仿真,如果某一过程存在错误,查找和修改十分不便,所以这是一种费时、费力的设计方法,而现代电子设计技术(EDA)是自顶向下且先进高效的。在电子产品的设计理念、设计方式、系统硬件构成、设计的重用性、知识产权、设计周期等方面,EDA技术具有一定的优势。所以本次设计的抢答器抛弃了传统的设计方法,选择了采用主流的EDA技术进行设计。
智力竞赛是“快乐学习”这一教育模式的典范,它采用在规定的一段时间内抢答和必答等方式,在给人们的生活带来乐趣的同时,也使参与者和观众在愉悦的氛围中学到一些科学知识和生活知识,因此很受大家的喜欢。智力抢答器在智力竞赛中起到很重要的角色,能够准确、公正、直观地判断出首轮抢答者,并且通过抢答器的数码显示和警示蜂鸣等方式指示出首轮抢答者。
2 VHDL硬件描述语言及硬件平台QuartusII概述

VHDL全名Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,诞生于1982年。1987年底,VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。自IEEE-1076(简称87版)之后,各EDA公司相继推出自己的VHDL设计环境,或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。1993年,IEEE对VHDL进行了修订,从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容,公布了新版本的VHDL,即IEEE标准的1076-1993版本,简称93版。VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言,得到众多EDA公司支持,在电子工程领域,已成为事实上的通用硬件描述语言。
VHDL简介
VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。它在80年代的后期出现。最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言。
VHDL翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言,主要是应用在数字电路的设计中。目前,它在中国的应用多数是用在FPGA/CPLD/EPLD的设计中。当然在一些实力较为雄厚的单位,它也被用来设计ASIC。
VHDL主要用于描述数字系统的结构,行为,功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外,VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计,或称设计实体(可以是一个元件,一个电路模块或一个系统)分成外部(或称可视部分,及端口)和内部(或称不可视部分),既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后,一旦其内部开发完成后,其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。
与其他硬件描述语言相比,VHDL具有以下特点:
、设计灵活
VHDL具有功能强大的语言结构,可以用简洁明确的源代码来描述复杂的逻辑控制。它具有多层次的设计描述功能,层层细化,最后可直接生成电路级描述。VHDL支持同步电路、异步电路和随机电路的设计,这是其他硬件描述语言所不能比拟的。VHDL还支持各种设计方法,既支持自底向上的设计,又支持自顶向下的设计;既支持模块化设计,又支持层次化设计。
、易于修改
由于VHDL已经成为IEEE标准所规范的硬件描述语言,目前大多数EDA工具几乎都支持VHDL,这为VHDL的进一步推广和广泛应用奠定了基础。在硬件电路设计过程中,主要的设计文件是用VHDL编写的源代码,因为VHDL易读和结构化,所以易于修改设计。

VHDL具有多层次的设计描述功能,既可以描述系统级电路,又可以描述门级电路。而描述既可以采用行为描述、寄存器传输