一.    引言

   
     随着科学技术的发展，电子产品的更新换代进一步加快，现代电子设计技术已进入一个全新的阶段。20世纪90年代是可编程逻辑器件和EDA技术发展最快的时期，电子设计的自动化程度越来越高，传统的电子设计方法、工具和器件在更大的程度上被EDA所取代。在EDA技术中，最为瞩目的是以现代电子技术为特征的逻辑设计仿真测试技术。这种技术的出现，使电子系统设计发生了质的变化。本文结合EDA技术及当今流行的VHDL硬件描述语言，并通过ispDesignExpert开发系统进行仿真。设计的数字钟应用模块设计方法，通过“自顶向下”的设计思路，实现数字钟的预置功能，并可显示年月日时分秒。

二．EDA、VHDL及ispDesignExpert开发系统简介

    EDA技术是从计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅

助测试CAT和计算机辅助工程CAE等技术发展而来的。它以计算机为工具，设计者只需对系统功能进行描述，就可在EDA工具的帮助下完成系统设计。EDA技术为电子产品的设计和开发缩短了时间，降低了成本，提高了系统的可靠性。
    VHDL硬件描述语言的英文全名是Very HighSpeed Integrated Ciruit

Hardware Description Language,即超高速集成电路硬件描述语言。VHDL语言描述能力强，特别适合数字电子系统的设计。VHDL语言语法规范，可读性好。这也是VHDL语言得到广泛应用的重要原因。一个VHDL语言程序可由实体(Entity)说明、结构体（Architecture）、程序包(Package)、库(Library) 、配置(Configuration)5个部分组成。其中库、实体说明、结构体是一个VHDL语言程序的基本组成部分。VHDL语言程序结构示意如下图所示。

                                                         图一   VHDL语言程序结构示意图

    ispDesignExpert开发系统具有用户界面友好，功能强大，使用方便易学易用。它有以下特征：
（1）设计输入方式：支持Schematic输入、 ABEL-HDL输入、VHDL输入、Verilog-   HDL输入多种输入方式。
（2）设计验证：支持功能仿真、时序仿真、静态时序分析多种验证方式。
（3）编译器：能够自动完成逻辑综合、映射、自动布局和布线，并提供约束管理器便于用户对器件进行优化约束设定。

三．数字钟的设计实现

    本设计要实现一个具有带预置数的数字钟的设计，它具备显示年月时分秒功能。工作说明：使用前预置时间。一般情况下，6个数字显示器将显示十分秒，SET按钮产生第一个脉冲时，显示切换为年月日。第二个脉冲到来时，可预置年份；第三个脉冲到来时，可预置月份。依次第四、五、六、七个脉冲到来时分别可预置日期、时、分、秒，第八个脉冲到来后预置结束，正常工作，显示的是时分秒。UP为高时，UPCLK有脉冲到达时，预置位加一，否则减一。
    采用硬件描述语言输入，其VHDL整体源文件描述程序从略，只对其进行简单说明：最顶层模块是TIMEKEEPER，它包括5个子模块，它们分别是：u1:second_wave,u2:h_m_s_time,u3:date,u4:month_year,u5:led_disp。模块second_wave产生1Hz脉冲。模块h_m_s_time是时分秒模块，完成时分秒的预置与计时。当计时满24小时时，引脚产生进位。模块date是日期模块，完成日期的预置与显示。模块month_year是年月份模块,完成年月的预置与显示。模块led_disp是显示模块，完成显示的切换。预置年份时，其他LED显示为FF，预置月份时，其他LED显示为FF，依次类推。仿真结果如下：

                                               图三          时间波形图

四．结束语

    随着电子设计自动化EDA技术的进步和软件开发系统的日趋完善，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。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。应用它所设计的电路和系统的硬件结构及其功能均可借用目前广泛使用的VHDL硬件描述语言设计输入，它能够显著增强设计的灵活性，提高产品性能，减轻设计的工作量，缩短设计周期，更为设计复杂数字系统提供了高效的工具。

参考文献

1.李景华,杜玉远.可编程逻辑器件与EDA技术.东北大学出版社,2000.

2.候伯亨,顾新.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计. 西安电子科技大学出版社,1997. 

3.杨晖,张凤言.大规模可编程器件与数字系统逻辑设计. 北京航空航天大学出版社,1998

4.Kevin Skahill.可编程逻辑系统的VHDL技术.东南大学出版社,1998.