基于VHDL的FPGA数字秒表设计与应用

该篇文章主要探讨了基于FPGA的数字秒表的VHDL设计，由作者张淑骅在无锡商业职业技术学院电子工程系完成。FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为一种现场可编程逻辑器件，在电子设计自动化（EDA）领域中得到了广泛应用。文章的核心焦点在于使用VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）这种高级硬件描述语言进行设计，VHDL的优势在于它能够提供行为级和功能级的抽象描述，使得设计者可以在不同设计阶段进行计算机模拟验证，确保设计的正确性和效率。 系统设计部分，计时控制器是关键组件，负责控制计时过程，接受启动、暂停和清零信号。它通过一个2输入开关实现这些功能，同时计时电路接收4096Hz时钟、计数允许/保持和清零信号，输出包括10MS、100MS、S和MIN等不同时间单位的数据。时基分频器作为41分频器，负责将时钟信号降频至10MS周期。 系统包含四个主要模块：分频电路模块，用于处理和调整时钟频率；显示电路模块，采用动态扫描技术显示各个时间刻度，包括十分位、MIN、10S、S、100MS和10MS。通过VHDL的模块化设计，这些模块相互协作，实现精确且高效的计时功能。 设计过程中，作者借助MAXPLUS2软件和ALTRA公司的FLEX10K系列EPF10K10LC84-4芯片进行计算机仿真，确保设计的可行性和性能。这样的设计不仅降低了设计成本，还缩短了开发周期，符合现代电子设计的趋势，即系统设计师倾向于自己设计专用集成电路（ASIC），以满足快速迭代和即时应用的需求。 这篇文章详细介绍了如何利用VHDL语言在FPGA上构建一个实时、灵活且高效的数字秒表，展示了硬件描述语言在现代电子设计中的重要性以及FPGA技术在快速原型开发和定制集成电路中的应用价值。