一.    引言

   
     隨著科學技術的發展，電子產品的更新換代進一步加快，現代電子設計技術已進入一個全新的階段。20世紀90年代是可編程邏輯器件和EDA技術發展最快的時期，電子設計的自動化程度越來越高，傳統的電子設計方法、工具和器件在更大的程度上被EDA所取代。在EDA技術中，最為矚目的是以現代電子技術為特征的邏輯設計仿真測試技術。這種技術的出現，使電子系統設計發生了質的變化。本文結合EDA技術及當今流行的VHDL硬件描述語言，并通過ispDesignExpert開發系統進行仿真。設計的數字鐘應用模塊設計方法，通過“自頂向下”的設計思路，實現數字鐘的預置功能，并可顯示年月日時分秒。

二．EDA、VHDL及ispDesignExpert開發系統簡介

    EDA技術是從計算機輔助設計CAD、計算機輔助制造CAM、計算機輔

助測試CAT和計算機輔助工程CAE等技術發展而來的。它以計算機為工具，設計者只需對系統功能進行描述，就可在EDA工具的幫助下完成系統設計。EDA技術為電子產品的設計和開發縮短了時間，降低了成本，提高了系統的可靠性。
    VHDL硬件描述語言的英文全名是Very HighSpeed Integrated Ciruit

Hardware Description Language,即超高速集成電路硬件描述語言。VHDL語言描述能力強，特別適合數字電子系統的設計。VHDL語言語法規范，可讀性好。這也是VHDL語言得到廣泛應用的重要原因。一個VHDL語言程序可由實體(Entity)說明、結構體（Architecture）、程序包(Package)、庫(Library) 、配置(Configuration)5個部分組成。其中庫、實體說明、結構體是一個VHDL語言程序的基本組成部分。VHDL語言程序結構示意如下圖所示。

                                                         圖一   VHDL語言程序結構示意圖

    ispDesignExpert開發系統具有用戶界面友好，功能強大，使用方便易學易用。它有以下特征：
（1）設計輸入方式：支持Schematic輸入、 ABEL-HDL輸入、VHDL輸入、Verilog-   HDL輸入多種輸入方式。
（2）設計驗證：支持功能仿真、時序仿真、靜態時序分析多種驗證方式。
（3）編譯器：能夠自動完成邏輯綜合、映射、自動布局和布線，并提供約束管理器便于用戶對器件進行優化約束設定。

三．數字鐘的設計實現

    本設計要實現一個具有帶預置數的數字鐘的設計，它具備顯示年月時分秒功能。工作說明：使用前預置時間。一般情況下，6個數字顯示器將顯示十分秒，SET按鈕產生第一個脈沖時，顯示切換為年月日。第二個脈沖到來時，可預置年份；第三個脈沖到來時，可預置月份。依次第四、五、六、七個脈沖到來時分別可預置日期、時、分、秒，第八個脈沖到來后預置結束，正常工作，顯示的是時分秒。UP為高時，UPCLK有脈沖到達時，預置位加一，否則減一。
    采用硬件描述語言輸入，其VHDL整體源文件描述程序從略，只對其進行簡單說明：最頂層模塊是TIMEKEEPER，它包括5個子模塊，它們分別是：u1:second_wave,u2:h_m_s_time,u3:date,u4:month_year,u5:led_disp。模塊second_wave產生1Hz脈沖。模塊h_m_s_time是時分秒模塊，完成時分秒的預置與計時。當計時滿24小時時，引腳產生進位。模塊date是日期模塊，完成日期的預置與顯示。模塊month_year是年月份模塊,完成年月的預置與顯示。模塊led_disp是顯示模塊，完成顯示的切換。預置年份時，其他LED顯示為FF，預置月份時，其他LED顯示為FF，依次類推。仿真結果如下：

                                               圖三          時間波形圖

四．結束語

    隨著電子設計自動化EDA技術的進步和軟件開發系統的日趨完善，利用

EDA工具，電子設計師可以從概念、算法、協議等開始設計電子系統。在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產、生物、醫學、軍事等各個領域，都有EDA的應用。應用它所設計的電路和系統的硬件結構及其功能均可借用目前廣泛使用的VHDL硬件描述語言設計輸入，它能夠顯著增強設計的靈活性，提高產品性能，減輕設計的工作量，縮短設計周期，更為設計復雜數字系統提供了高效的工具。

參考文獻

1.李景華,杜玉遠.可編程邏輯器件與EDA技術.東北大學出版社,2000.

2.候伯亨,顧新.VHDL硬件描述語言與數字邏輯電路設計. 西安電子科技大學出版社,1997. 

3.楊暉,張鳳言.大規模可編程器件與數字系統邏輯設計. 北京航空航天大學出版社,1998

4.Kevin Skahill.可編程邏輯系統的VHDL技術.東南大學出版社,1998.