【正文】 ............................................................... 25 鬧鐘設(shè)定模塊仿 真 .......................................................................................................... 25 蜂鳴器模塊實(shí)現(xiàn) .......................................................................................... 25 蜂鳴器模塊描述 .............................................................................................................. 25 蜂鳴器模塊實(shí)現(xiàn) .............................................................................................................. 26 蜂鳴器模塊仿真 .............................................................................................................. 27 顯示模塊實(shí)現(xiàn) .............................................................................................. 27 顯示模塊描述 .................................................................................................................. 27 顯示模塊實(shí)現(xiàn) .................................................................................................................. 27 顯示模塊仿真 .................................................................................................................. 29 第五章 系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行結(jié)果分析 ...................................................................................................... 30 硬件調(diào)試 ...................................................................................................... 30 軟件調(diào)試 ...................................................................................................... 31 調(diào)試過程及結(jié)果 .......................................................................................... 31 調(diào)試注意事項(xiàng) .............................................................................................. 33 第六章 總結(jié)和展望 ............................................................................................................................... 34 總結(jié) .............................................................................................................. 34 展望 .............................................................................................................. 34 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................................................. 35 III 致 謝 .............................................................................................................................................................. 36 附 錄 .............................................................................................................................................................. 37 浙江理工大 學(xué)科技與藝術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 第一章 緒論 . 選題意義與研究現(xiàn)狀 在這個(gè)時(shí)間就是 金錢的年代里，數(shù)字電子鐘已成為人們生活中的必需品。目前應(yīng)用的數(shù)字鐘不僅可以實(shí)現(xiàn)對年、月、日、時(shí)、分、秒的數(shù)字顯示，還能實(shí)現(xiàn)對電子鐘所在地點(diǎn)的溫度顯示和智能鬧鐘功能，廣泛應(yīng)用于車站、醫(yī)院、機(jī)場、碼頭、廁所等公共場所的時(shí)間顯示。 隨著現(xiàn)場可編程門陣列 ( field programmable gate array ， FPGA) 的出現(xiàn)，電子系統(tǒng)向集成化、大規(guī)模和高速度等方向發(fā)展的趨勢更加明顯， 作為可編程的集成度較高的 ASIC，可在芯片級實(shí)現(xiàn)任意數(shù)字邏輯電路，從而可以簡化硬件電路，提高系統(tǒng)工作速度，縮短產(chǎn)品研發(fā) 周期。故利用 FPGA 這一新的技術(shù)手段來研究電子鐘有重要的現(xiàn)實(shí)意義。設(shè)計(jì)采用 FPGA 現(xiàn)場可編程技術(shù)，運(yùn)用自頂向下的設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)電子鐘。避免了硬件電路的焊接與調(diào)試，而且由于 FPGA 的 I /O 端口豐富，內(nèi)部邏輯可隨意更改，使得數(shù)字電子鐘的實(shí)現(xiàn)較為方便。 本課題使用 Cyclone EP1C6Q240 的 FPGA 器件，完成實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以計(jì)時(shí)的數(shù)字時(shí)鐘。該系統(tǒng)具有顯示時(shí)、分、秒，智能鬧鐘，按鍵實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)時(shí)鐘，整點(diǎn)報(bào)時(shí)等功能。滿足人們得到精確時(shí)間以及時(shí)間提醒的需求，方便人們生活。 . 國內(nèi)外研究及趨勢 隨著人們生活水平的提高和 生活節(jié)奏的加快，對時(shí)間的要求越來越高，精準(zhǔn)數(shù)字計(jì)時(shí)的消費(fèi)需求也是越來越多。 二十一世紀(jì)的今天，最具代表性的計(jì)時(shí)產(chǎn)品就是電子時(shí)鐘，它是近代世界鐘表業(yè)界的第三次革命。第一次是擺和擺輪游絲的發(fā)明，相對穩(wěn)定的機(jī)械振蕩頻率源使鐘表的走時(shí)差從分級縮小到秒級，代表性的產(chǎn)品就是帶有擺或擺輪游絲的機(jī)械鐘或表。第二次革命是石英晶體振蕩器的應(yīng)用，發(fā)明了走時(shí)精度更高的石英電子鐘表，使鐘表的走時(shí)月差從分級縮小到秒級。第三次革命就是單片機(jī)數(shù)碼計(jì)時(shí)技術(shù)的應(yīng)用，使計(jì)時(shí)產(chǎn)品的走時(shí)日差從分級縮小到 1/600 萬秒，從原有傳統(tǒng)指針計(jì)時(shí)的方式發(fā)展為 人們?nèi)粘８鼮槭煜さ囊构鈹?shù)字顯示方式，直觀明了，并增加了全自動(dòng)日期、星期的顯示功能，它更符合消費(fèi)者的生活需求！因此，電子時(shí)鐘的出現(xiàn)帶來了鐘表計(jì)時(shí)業(yè)界跨躍性的進(jìn)步。 2 我國生產(chǎn)的電子時(shí)鐘有很多種，總體上來說以研究多功能電子時(shí)鐘為主，使電子時(shí)鐘除了原有的顯示時(shí)間基本功能外，還具有鬧鈴，報(bào)警等功能。商家生產(chǎn)的電子時(shí)鐘更從質(zhì)量，價(jià)格，實(shí)用上考慮，不斷的改進(jìn)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，使其更加的具有市場。 . 論文結(jié)構(gòu) 第一章詳細(xì)論述了近些年來，數(shù)字化時(shí)鐘系統(tǒng)研究領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)及整個(gè)數(shù)字化時(shí)鐘系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，同時(shí)分析了所面臨的問題與解決方案 ，從而提出了本論文的研究任務(wù)。 第二章從研究任務(wù)著手，選擇符合設(shè)計(jì)要求的常用芯片及其它元器件，詳細(xì)論述了各接口電路的設(shè)計(jì)與連接，以模塊化的形式，整合數(shù)字化時(shí)鐘硬件的設(shè)計(jì)從小到大，從局部到整體，循序漸進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能齊全的數(shù)字化時(shí)鐘系統(tǒng)。 第三章根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，著手對數(shù)字化時(shí)鐘系統(tǒng)軟件進(jìn)行功能的實(shí)現(xiàn)，將各功能模塊有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘走時(shí)，實(shí)現(xiàn)鬧鈴、整點(diǎn)報(bào)時(shí)附加功能。 第四章按照設(shè)計(jì)思路，在聯(lián)機(jī)調(diào)試過程中，對時(shí)鐘系統(tǒng)的不足和缺點(diǎn)進(jìn)行分析，將調(diào)試過程作重點(diǎn)的記錄。 第五章對全文的總結(jié)，對本系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)以及制作 過程中需要注意的方面，及整個(gè)系統(tǒng)軟件編寫中所吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行論述，同時(shí)，也對整個(gè)研究應(yīng)用進(jìn)行展望。 浙江理工大 學(xué)科技與藝術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 第二章 編程軟件及語言介紹 Quarters II 編程環(huán)境介紹 運(yùn)行環(huán)境設(shè)計(jì)采用 quartus II 軟件實(shí)現(xiàn)，因此針對軟件需要用到的一些功能在這里進(jìn)行描述 . Quartus II 軟件界面簡單易操作，如下圖 : 圖 II 軟件界面 圖 菜單欄 1) 【 File】菜單 Quartus II 的【 File】菜單除具有文件管理的功能外，還有許多其他選項(xiàng) 4 圖 II 菜單欄 圖 （ 1）【 New 】選項(xiàng)：新建工程或文件，其下還有子菜單 【 New Quartus II Project】選項(xiàng)：新建工程。 【 Design File】選項(xiàng)：新建設(shè)計(jì)文件，常用的有： AHDL 文本文件、 VHDL 文本文件、 Verilog HDL 文本文件、原理圖文件等。 【 Vector Waveform Five】選項(xiàng)：矢量波形文件。 （ 2）【 Open】選項(xiàng)：打開一個(gè)文件。 （ 3）【 New Project Wizard 】選項(xiàng)：創(chuàng)建新工程。點(diǎn)擊后彈出對話框。單擊對話框最上第一欄右側(cè)的“?”按鈕，找到文件夾 已存盤的文件，再單擊打開按鈕，既出現(xiàn)如圖所示的設(shè)置情況。對話框中第一行表示工程所在的工作庫文件夾，第二行表示此項(xiàng)工程的工程名，第三行表示頂層文件的實(shí)體名，一般與工程名相同。 浙江理工大 學(xué)科技與藝術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 圖 II 新建工程 圖 （ 4）【 creat /update】選項(xiàng) :生成元件符號(hào)?？梢詫⒃O(shè)計(jì)的電路封裝成一個(gè)元件符號(hào)，供以后在原理圖編輯器下進(jìn)行層次設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)用。 2) 【 View】菜單：進(jìn)行全屏顯示或?qū)Υ翱谶M(jìn)行切換，包括層次窗口、狀態(tài)窗口、消息窗口等。 圖 II 菜單欄全屏切換 圖 3) 【 Assignments】菜單 （ 1）【 Device】選項(xiàng)：為當(dāng)前設(shè)計(jì)選擇器件。 （ 2）【 Pin】選項(xiàng)：為當(dāng)前層次樹的一個(gè)或多個(gè)邏輯功能塊分配芯片引腳或芯片內(nèi)的位置。 （ 3）【 Timing Ananlysis Setting】選項(xiàng)：為當(dāng)前設(shè)計(jì)的 tpd、 tco、 tsu、 fmax 等時(shí)間參數(shù)設(shè)定時(shí)序要求。 6 （ 4）【 EDA tool setting】選項(xiàng)： EDA 設(shè)置工具。使用此工具可以對工程進(jìn)行綜合、仿真、時(shí)序分析，等等。 EDA 設(shè)置工具屬于第三方工具。 （ 5）【 Setting】選項(xiàng)：設(shè)置控制?？梢允褂盟鼘こ獭⑽募?、參 數(shù)等進(jìn)行修改，還可以設(shè)置編譯器、仿真器、時(shí)序分析、功耗分析等。 （ 6）【 assignment editor】選項(xiàng)：任務(wù)編輯器。 （ 7）【 pin planner 】選項(xiàng)：可以使用它將所設(shè)計(jì)電路的 I/O 引腳合理的分配到已設(shè)定器件的引腳上。 圖 II 菜單欄設(shè)定引腳下拉圖 4) 【 processing】菜單 【 processing】菜單的功能是對所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行編譯和檢查設(shè)計(jì)的正確性。 （ 1）【 Stop process】選項(xiàng)：停止編譯設(shè)計(jì)項(xiàng)目。 （ 2）【 Start Compilation】選項(xiàng)：開始完全編譯過程，這里包括分析與綜合、適 配、裝配文件、定時(shí)分析、網(wǎng)表文件提取等過程。 （ 3）【 analyze current file】選項(xiàng)：分析當(dāng)前的設(shè)計(jì)文件，主要是對當(dāng)前設(shè)計(jì)文 件的語法、語序進(jìn)行檢查。 （ 4）【 pilation report】選項(xiàng)：適配信息報(bào)告，通過它可以查看詳細(xì)的適配信 息，包括設(shè)置和適配結(jié)果等。 （ 5）【 start simulation】選項(xiàng)：開始功能仿真。 浙江理工大 學(xué)科技與藝術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 （ 6）【 simulation report】選項(xiàng)：生成功能仿真報(bào)告。 （ 7）【 piler tool】選項(xiàng)：它是一個(gè)編譯工具，可以有選擇對項(xiàng)目中的各個(gè)文 件進(jìn)行分別編譯。 （ 8）【 simulation tool】選項(xiàng)