EDA课程设计指导书

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课程设计指导书

系〔部〕

专 业 电气工程及其自动化专业

2021年11月16日

课程名称:电子设计自动化设计 课程编号：

一、课程设计的目的

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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根本训练。

二、课程设计的题目

题目1：数字频率计的设计 题目2：一个跑表电路的设计 题目3：8位加法器的设计

题目4：空调系统状态自动机的设计

题目5:正负脉宽数控调制信号发生器的设计 题目6:交通灯信号控制器的设计 题目7:数字竞赛抢答器的设计 题目8：拔河游戏机的设计 题目9：彩灯控制器的设计 题目10：洗衣机控制器的设计 题目11：出租车计价器的设计

题目12:可变周期脉冲发生器的设计

三、设计内容〔主要技术关键的分析、解决思路和方案比拟等〕 1、VHDL语言程序设计； 2、波形仿真；

3、在实验装置上进行硬件测试，并进行演示； 4、提交一份完整的课程设计资料，包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程，参考文献、设计总结等。

四、设计步骤 1、收集材料； 2、方案论证；

3、设计VHDL语言程序;

4、利用实验设备进行硬件联接，组装程序、运行并调试程序,验证预期的功能的实现。

5、调试运行正常后，向老师申请并等待老师的成绩评定. 6、编写设计说明和使用说明书，写出设计小结.

五、设计要点

掌握可编程逻辑器件的工程设计方法,利用QuartusⅡ集成开发环境完成电路的设计。

1、新建工程

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2、输入设计工程VHDL代码 3、存盘，注意文本取名 4、添加约束文件 5、选择目标器件 6、启动编译

7、仿真测试和波形分析 8、编程下载/配置 9、硬件测试

六、设计进度安排

电气1班、电气2班的单号。

1、3、5号完成题目1：数字频率计的设计。 7、9、11号完成题目2:一个跑表电路的设计. 13、15、17号完成题目3：8位加法器的设计.

19、21、23号完成题目4：空调系统状态自动机的设计.

25、27、29、31号完成题目5:正负脉宽数控调制信号发生器的设计. 33、35、37、39号完成题目6：交通灯信号控制器的设计。 电气1班、电气2班双号。

2、4、6 号完成题目7：数字竞赛抢答器的设计。 8、10、12 号完成题目8：拔河游戏机的设计。

14、16、18、20号完成题目9：彩灯控制器的设计。 22、24、26 号完成题目10：洗衣机控制器的设计。 28、30、32 号完成题目11：出租车计价器的设计.

34、36、38 号完成题目12：可变周期脉冲发生器的设计.

第一天:课题介绍,答疑，收集材料，课题方案论证；

第二、三、四天：设计VHDL语言程序，在实验装置上进行硬件测试，并进行演示； 第五天:编写设计说明和使用说明书。

七、考核标准

程序、硬件测试、辩论、出勤情况由指导老师集体研究、综合评定。

八、考前须知

1、除查阅资料和调研外,学生一般都必须在指定场所进行设计，外出需向指导老师或设计组长请假。

2、 无故不参加设计者，以旷课论处.严重者取消设计资格.

3、 所有设计者必须独立思考，独立完成设计，不得抄袭.抄袭者一经发现，取消设

计成绩。

4、 按时完成设计任务,设计的最后一天交清设计文件资料。

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九、上机安排 周2上午：单号 周3上午：单号 周4上午：单号 周5上午:单号 周2下午:双号 周3下午：双号 周4下午:双号 周5下午：双号

十、参考文献

［1］ 潘松、黄继业,EDA技术与VHDL[M］，北京:清华大学出版社，2005 [2] 潘 松，EDA技术实用教程［M］，北京：科学出版社，2002

［3] 谭京生，EDA技术及应用[M]，西安:西安电子科技大学出版社，2001 ［4］ 徐志军,CPLD/FPGA的开发与应用［M],北京：电子工业出版社,2001 ［5］〔美)Mark D。Birnbaum，电子设计自动化根底〔英文影印版〕[M]，北京:机械工业出版社，2005

［6] 朱正伟，EDA技术与应用[M］，北京:清华大学出版社，2005

［7］ 王金明，数字系统设计与Verilog HDL［M],北京:电子工业出版社，2000 [8］ 潘 松,VHDL实用教程[M］，成都:电子科技大学出版社，2001

[9］ 周祖成，电子设计硬件描述语言VHDL [M]，北京:北京学苑出版社，2000 [10] 侯伯亭，VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计［M］,西安:西安电子科技大学出版社，2001

[11] 边计年、薛宏熙,用VHDL设计电子线路[M],北京：清华大学出版社,2000

［12] 任爱锋,基于FPGA的嵌入式系统设计[M]，西安：西安电子科技大学出版社，2004

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电子设计自动化设计任务书

系〔部〕：电子与通信工程系 专业：电气工程及其自动化 指导教师:

课题名称 一个跑表电路的设计 设计内容及要求 〔1〕课题内容：在SPOC开发平台上实现一个跑表的功能，包括时钟、分钟、秒钟以及10毫秒的显示。时钟显示使用数码管显示。设置两个按钮，一个供“开始〞及“停止〞用，一个供系统“复位〞用。系统提供50MHZ频率的时钟源. 〔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。 设计工作量 1、VHDL语言程序设计； 2、波形仿真； 3、在实验装置上进行硬件测试，并进行演示； 4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程，参考文献、设计总结等。 起止日期〔或时间量〕 设计内容(或预期目标〕 课题介绍，答疑，收集材料 设计方案论证 设计VHDL语言程序 在实验装置上进行硬件测试，并进行演示 编写设计说明书 年 月 日 年 月 日 备注 进度安排 第一天 第二天 第三天 第四天 第五天 教研室 意见 系〔部〕主管领导意见 7

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电子设计自动化设计任务书

系(部〕：电子与通信工程系 专业：电气工程及其自动化 指导教师：

课题名称 设计内容及要求 数字频率计的设计 1、设计一个能测量方波信号的频率计. 2、测量的频率范围是0999999Hz. 3、结果用十进制数显示。 4、时钟显示使用数码管显示，系统提供50MHZ频率的时钟源。 5、 设置两个按钮，一个供“开始\"及“停止\"用，一个供系统“复位〞用. 6、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。 1、VHDL语言程序设计; 2、波形仿真； 3、在实验装置上进行硬件测试，并进行演示； 4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程，参考文献、设计总结等。 起止日期〔或时间量〕 第一天 设计内容〔或预期目标) 课题介绍，答疑,收集材料 设计方案论证 设计VHDL语言程序 在实验装置上进行硬件测试，并进行演示 编写设计说明书 年 月 日 年 月 日 设计工作量 备注 进度安排 第二天 第三天 第四天 第五天 教研室 意见 系(部)主管领导意见 8

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系(部):电子与通信工程系 专业：电气工程及其自动化 指导教师：

课题名称 正负脉宽数控调制信号发生器的设计 设计内容及要求 试设计一个正负脉宽数控信号发生器，它的输出信号的上下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说明书。 设计工作量 1、VHDL语言程序设计； 2、波形仿真； 3、在实验装置上进行硬件测试,并进行演示; 4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程，参考文献、设计总结等. 起止日期〔或时间量〕 设计内容〔或预期目标〕 课题介绍，答疑,收集材料 设计方案论证 设计VHDL语言程序 在实验装置上进行硬件测试，并进行演示 编写设计说明书 备注 进度安排 第一天 第二天 第三天 第四天 第五天 9

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年 月 日 年 月 日 教研室 意见 系(部〕主管领导意见 电子设计自动化设计任务书

系(部〕：电子与通信工程系 专业：电气工程及其自动化 指导教师:

课题名称 8位加法器的设计 设计内容及要求 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说明书。 设计工作量 1、VHDL语言程序设计; 2、波形仿真； 3、在实验装置上进行硬件测试，并进行演示; 4、提交一份完整的课程设计说明书,包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程，参考文献、设计总结等。 起止日期〔或时间量〕 设计内容〔或预期目标〕 课题介绍，答疑,收集材料 设计方案论证 设计VHDL语言程序 在实验装置上进行硬件测试,并进行演示 备注 进度安排 第一天 第二天 第三天 第四天 10

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第五天 年 月 日 编写设计说明书 教研室 意见 系〔部)主管领导意见 年 月 日 电子设计自动化设计任务书

系〔部〕：电子与通信工程系 专业:电气工程及其自动化 指导教师:

课题名称 空调系统状态自动机的设计 试设计一个空调系统状态自动机，它两个输入端TEMP—HIGH和TEMO-LOW分别与传感器相连,用于检测室内温度。如果室内温度正常,那么设TEMP—HIGH和TEMO—LOW均为0.如果室内温度过高，那么TEMP—计HIGH为“1\"， TEMO-LOW为“0〞。 如果室内温度过低，那么TEMP-HIGH内为“0〞， TEMO—LOW为“1〞。根据TEMP-HIGH和TEMO—LOW的值容来判断当前的状态，如太热，那么在数码管上显示TOO—HOT，并将输出端及HEAT置为“1〞,在LED上显示;如太冷，那么在数码管上显示TOO—COLD，要并将输出端COOL置为“1〞，在LED上显示；如适中,那么在数码管上显示求 JUST—RIGHT。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说明书。 设计工作量 1、VHDL语言程序设计； 2、波形仿真； 3、在实验装置上进行硬件测试，并进行演示； 4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程，参考文献、设计总结等. 起止日期(或时间量〕 第一天 第二天 设计内容〔或预期目标〕 课题介绍，答疑,收集材料 设计方案论证 备注 进度安排 11

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第三天 第四天 第五天 年 月 日

设计VHDL语言程序 在实验装置上进行硬件测试，并进行演示 编写设计说明书 教研室 意见 系〔部)主管领导意见 年 月 日 电子设计自动化设计任务书

系〔部)：电子与通信工程系 专业：电气工程及其自动化 指导教师：

课题名称 交通灯信号控制器的设计 试设计一个交通信号等控制器，用于主干道与支道公路的交叉路口，要求是优先保证主干道的畅通.因此，平时处于“主干道绿灯,支道红灯〞状态，设只有在支道有车辆要穿行主干道时，才将交通等切向“主干道红灯,支道绿计灯〞,一旦支道无车辆通过路口，交通灯又回到“主干道绿灯,支道红灯〞的状内态.此外，主干道和支道每次通行的时间不得短于30秒,而在两个状态交换过容程出现的“主黄,支红〞和“主红，支黄\"状态，持续时间都为4秒.主干道和及支道的红、黄、绿灯驱动信号接LED,时间都需通过数码管显示。系统提供要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，求 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。 设计工作量 1、VHDL语言程序设计； 2、波形仿真; 3、在实验装置上进行硬件测试,并进行演示; 4、提交一份完整的课程设计说明书,包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程,参考文献、设计总结等。 起止日期〔或时间量〕 第一天 设计内容〔或预期目标〕 课题介绍，答疑，收集材料 备注 进度 12

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安排 第二天 第三天 第四天 第五天 年 月 日 设计方案论证 设计VHDL语言程序 在实验装置上进行硬件测试,并进行演示 编写设计说明书 教研室 意见 系〔部〕主管领导意见 年 月 日

EDA技术课程设计任务书

系〔部)：电子与通信工程系 专业：电气工程及其自动化 指导教师：

课题名称 数字竞赛抢答器的设计 (1〕课题内容： 1、设计一个可容纳4组参赛的数字式抢答器，每组设一个按钮，供抢答使用。 设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。 计3、设置一个主持人“复位\"按钮。 内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，有指示灯容显示抢答组别，扬声器发出2～3秒的音响。 及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要分,答错一次减10分。要求进行按键防抖动设计。 求 〔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. 设计工作量 1、VHDL语言程序设计; 2、波形仿真； 3、在实验装置上进行硬件测试，并进行演示； 4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程,参考文献、设计总结等. 13

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起止日期〔或时间量〕 进度安排 第一天 第二天 第三天 第四天 第五天 设计内容〔或预期目标) 课题介绍，答疑，收集材料 设计方案论证 设计VHDL语言程序 在实验装置上进行硬件测试，并进行演示 编写设计说明书 备注 教研室 意见 系(部)主管领导意见 年 月 日

年 月 日 14

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系〔部〕:电子与通信工程系 专业:电气工程及其自动化 指导教师：

课题名称 拔河游戏机的设计 〔1)课题内容: 1、设计一个能进行拔河游戏的电路. 2、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。 设3、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，亮计点就向谁的方向移动，每按十次，亮点移动一次。 内4、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，容输出保持，只有复位后才使亮点恢复到中心。 及5、用数码管显示双方按键的次数。 要〔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，调试好求 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。 设计工作量 1、VHDL语言程序设计； 2、波形仿真； 3、在实验装置上进行硬件测试，并进行演示； 4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程,参考文献、设计总结等。 起止日期(或时间量〕 设计内容(或预期目标〕 课题介绍，答疑，收集材料 设计方案论证 设计VHDL语言程序 在实验装置上进行硬件测试,并进行演示 编写设计说明书 备注 进度安排 第一天 第二天 第三天 第四天 第五天 15

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年 月 日 年 月 日 教研室 意见 系〔部)主管领导意见 EDA技术课程设计任务书 系(部〕：电子与通信工程系 专业:电气工程及其自动化 指导教师：

课题名称 彩灯控制器的设计 〔1〕课题内容: 1、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设〔自拟〕； 计2、随着彩灯显示图案的变化，发出不同的音响声。 内3、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，第二容种花型显示b2，第三种花型显示C3 及〔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，调试要好后并能实际运用〔指导教师提供制作所需的器件〕,最后就课程设计本身提求 交一篇课程设计说明书。 设计工作量 1、VHDL语言程序设计； 2、波形仿真; 3、在实验装置上进行硬件测试，并进行演示； 4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程,参考文献、设计总结等。 起止日期〔或时间量〕 设计内容〔或预期目标) 课题介绍，答疑，收集材料 设计方案论证 设计VHDL语言程序 在实验装置上进行硬件测试，并进行演示 编写设计说明书 备注 进度安排 第一天 第二天 第三天 第四天 第五天 16

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年 月 日 年 月 日 教研室 意见 系〔部〕主管领导意见 17

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系〔部〕：电子与通信工程系 专业：电气工程及其自动化 指导教师：

课题名称 洗衣机控制器的设计 〔1〕课题内容： 1、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设秒……〞,定时到那么停止； 计2、假设定时到，那么停机发出音响信号； 内3、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容计时显示，直到时间到停机;洗涤过程由“开始〞信号开始; 及4、三只LED灯表示“正转〞、“反转\"、“暂停〞三个状态。 要〔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，调试求 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。 设计工作量 1、VHDL语言程序设计； 2、波形仿真； 3、在实验装置上进行硬件测试，并进行演示； 4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程，参考文献、设计总结等。 起止日期〔或时间量〕 设计内容〔或预期目标〕 课题介绍，答疑，收集材料 设计方案论证 设计VHDL语言程序 在实验装置上进行硬件测试,并进行演示 编写设计说明书 备注 进度安排 第一天 第二天 第三天 第四天 第五天 18

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年 月 日 年 月 日 教研室 意见 系〔部〕主管领导意见 EDA技术课程设计任务书 系〔部)：电子与通信工程系 专业:电气工程及其自动化 指导教师：

课题名称 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; 设2、行程小于根本里程时,显示起步价，根本里程设3公里，起步价设5元； 计3、行程大于根本里程时，每多行一公里，在起步价上加2元； 内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，缺乏一分钟容的按一分钟计算； 及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,系统中所要需脉冲均由实验箱的50MHz晶振分频提供。 求 〔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. 设计工作量 1、VHDL语言程序设计； 2、波形仿真; 3、在实验装置上进行硬件测试，并进行演示； 4、提交一份完整的课程设计说明书,包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程，参考文献、设计总结等。 起止日期〔或时间量〕 设计内容〔或预期目标) 课题介绍，答疑，收集材料 设计方案论证 设计VHDL语言程序 备注 进度安排 第一天 第二天 第三天 19

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第四天 第五天 在实验装置上进行硬件测试,并进行演示 编写设计说明书 教研室 意见 系〔部〕主管领导意见 年 月 日 年 月 日 EDA技术课程设计任务书

系〔部〕：电子与通信工程系 专业：电气工程及其自动化 指导教师:

课题名称 可变周期脉冲发生器的设计 〔1〕课题内容： 设设计一个周期和输出个数可调的脉冲发生器。 计1、默认情况下，输出一个周期为1KHz,占空比为50%的脉冲； 内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； 容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； 及4、系统时钟使用实验箱提供的50MHz时钟 要(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，调试求 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。 1、VHDL语言程序设计； 2、波形仿真； 3、在实验装置上进行硬件测试，并进行演示； 4、提交一份完整的课程设计说明书,包括设计原理、程序设计、程序分析、仿真分析、硬件测试、调试过程，参考文献、设计总结等。 起止日期(或时间量〕 第一天 第二天 设计内容〔或预期目标〕 课题介绍，答疑，收集材料 设计方案论证 备注 设计工作量 进度安排 20

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第三天 第四天 第五天 年 月 日

设计VHDL语言程序 在实验装置上进行硬件测试，并进行演示 编写设计说明书 教研室 意见 系〔部〕主管领导意见 年 月 日 21