基于cycloneⅲ系列ep3c25f324c8應(yīng)用quartusⅱ開(kāi)發(fā)多功能數(shù)字鐘eda論文-文庫(kù)吧
2025-06-03 14:15 本頁(yè)面
【正文】 ………………………………21 各子模塊調(diào)試及聯(lián)調(diào)設(shè)計(jì) ……………………………………………………23 各子模塊下載調(diào)試 …………………………………………………………23 各子模塊聯(lián)調(diào)思想設(shè)計(jì) ……………………………………………………254 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試中的問(wèn)題………………………………………………………265 心得與體會(huì)………………………………………………………………………27結(jié)論 …………………………………………………………………………………29致謝 …………………………………………………………………………………29參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………291 引言隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展在涉及通信、國(guó)防、工業(yè)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用儀器儀表等領(lǐng)域的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，,電子產(chǎn)品、集成電路、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，現(xiàn)今電子設(shè)計(jì)是以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計(jì)載體，硬件描述語(yǔ)言為系統(tǒng)邏輯描述，以計(jì)算機(jī)、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_(kāi)發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，通過(guò)有關(guān)的開(kāi)發(fā)軟件,運(yùn)用自頂而下的層次化設(shè)計(jì)方法完成用軟件方式設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化，邏輯布局布線、邏輯仿真、直至對(duì)特定芯片的適配編譯、邏輯映射編程下載等，要求能夠充分利用EDA技術(shù)，使用計(jì)算機(jī)仿真軟件對(duì)電路、信號(hào)與系統(tǒng)進(jìn)行輔助分析，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，自頂而下的層次化設(shè)計(jì)方法，運(yùn)用Quartus軟件進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試，提高了設(shè)計(jì)的效率，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間。2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體功能本文采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，借助于QuartusⅡ軟件進(jìn)行多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)先從總體方案入手，然后就各個(gè)子模塊進(jìn)行系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，接著進(jìn)行系統(tǒng)各個(gè)子模塊的調(diào)試，最后進(jìn)行各個(gè)子模塊的聯(lián)調(diào)。運(yùn)用SmartSOPC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的資源，最終實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)所具有的功能如下u 能進(jìn)行正常的時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能u 分別由六個(gè)數(shù)碼管顯示時(shí)分秒的計(jì)時(shí)u 系統(tǒng)就有保持，清零，校分，校時(shí)u 整點(diǎn)報(bào)時(shí)u 任意時(shí)間設(shè)置鬧鈴u 萬(wàn)年歷功能下面給出系統(tǒng)的總體框圖 系統(tǒng)的工作原理該數(shù)字鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是借助于現(xiàn)有的SmartSOPC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)的時(shí)鐘是固定的48MHz,所以要進(jìn)行使用必須進(jìn)行系統(tǒng)的時(shí)鐘分頻的工作。從下面的分析可以得知系統(tǒng)工作所需要的所有頻率為1Hz,2Hz,2000Hz,4000Hz。要實(shí)現(xiàn)上述所說(shuō)的所有功能，計(jì)數(shù)模塊是基礎(chǔ)，涉及到秒的模60，分的模60，小時(shí)的模24，萬(wàn)年歷的模28，模30，模31，模12。具有最基本的分配和計(jì)數(shù)模塊之后，其他的功能只是在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行一系列的邏輯控制運(yùn)算。為把結(jié)果顯示出來(lái)，考慮用動(dòng)態(tài)顯示的技術(shù)實(shí)現(xiàn)LED管子的點(diǎn)亮。具體的工作過(guò)程如下：1． 有具體的分頻電路分的所需要的所有頻率。2． 計(jì)數(shù)模塊計(jì)數(shù)3． 兩個(gè)開(kāi)關(guān)控制在數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)功能，鬧鈴界面，萬(wàn)年歷界面之間進(jìn)行切換。4． 若為數(shù)字鐘的技術(shù)功能，則顯示現(xiàn)在的計(jì)數(shù)值，即顯示時(shí)間。5． 若為鬧鈴功能，則切換到設(shè)定鬧鈴的界面進(jìn)行鬧鈴時(shí)間的設(shè)定。6． 若為萬(wàn)年歷功能，則切換顯示日期。7． 在整系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，還必須通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)控制系統(tǒng)的時(shí)鐘保持，時(shí)鐘清零，時(shí)鐘快速校分，校時(shí)，和整點(diǎn)報(bào)時(shí)邏輯的設(shè)計(jì)。下面舉給出系統(tǒng)的詳細(xì)工作框圖：3. 系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)關(guān)于該系統(tǒng)的各個(gè)模塊，從上述的功能介紹可以很清楚的知道，并且系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)涉及到各個(gè)子模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)，其中涉及到的模塊如下：u 48MHz的分頻模塊u 基本數(shù)字鐘計(jì)數(shù)模塊u 快速校分較時(shí)與保持模塊u 整點(diǎn)報(bào)時(shí)模塊u LED動(dòng)態(tài)顯示模塊u 鬧鈴模塊u 萬(wàn)年歷模塊 48MHz的分頻模塊該模塊的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重中之重，可以說(shuō)是設(shè)計(jì)中的核心部分了，因?yàn)樗衅骷墓ぷ鲿r(shí)鐘都是以這個(gè)為標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行的，所以分頻模塊設(shè)計(jì)的好壞關(guān)乎到這個(gè)系統(tǒng)工作的性能。下面詳細(xì)介紹分配的設(shè)計(jì)過(guò)程首先考慮到系統(tǒng)所能提供的固定時(shí)鐘模塊是48MHz，要想得到上述所論述的1Hz,2Hz,2000Hz,，24000000分頻，24000分頻，12000分頻。所以我們需要進(jìn)行最多48000000分頻，在48000000分頻的過(guò)程中進(jìn)行其他要求分頻數(shù)比較小的功能，這樣就能比較好的實(shí)現(xiàn)所有頻率的獲得。1．4000Hz 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思想就是，最終總共的分頻數(shù)是48000000次分頻，為獲得4000Hz的頻率，必須首先進(jìn)行12000的分頻，12000的分頻用來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)可以將分頻小子模塊進(jìn)行封裝成一個(gè)單獨(dú)的模塊，以便后面繼續(xù)調(diào)用。其中2分頻可以用一個(gè)T觸發(fā)器來(lái)進(jìn)行2分頻，如下所示：其中6分頻的設(shè)計(jì)需要注意的是由于48MHz的頻率非常的高，所以為保證后面所設(shè)計(jì)的電路能捕捉到6分頻之后所得到的分頻脈沖，就必須保證6分頻后脈沖有足夠的寬帶，所有一般來(lái)最好設(shè)計(jì)成輸出方波的形式，而不能設(shè)計(jì)成通常情況下通過(guò)計(jì)數(shù)模6來(lái)實(shí)現(xiàn)分頻的效果。最終考慮到如下的設(shè)計(jì)通過(guò)設(shè)計(jì)模8計(jì)數(shù)器，不過(guò)在計(jì)數(shù)器記到010時(shí)，直接通過(guò)同步置位法將計(jì)數(shù)的值置成101，這樣就少了011和100兩個(gè)數(shù)，模8實(shí)際上是模6計(jì)數(shù)器，是用來(lái)實(shí)現(xiàn)模6分頻的，并且可以看到計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)過(guò)程如下從而可以將的結(jié)果進(jìn)行輸出，就可以實(shí)現(xiàn)6分頻，并且輸出的結(jié)果是方波。具體的電路設(shè)計(jì)如下：下面是1000分頻的設(shè)計(jì)，考慮到經(jīng)過(guò)12分頻后頻率有所下降，并且通過(guò)三個(gè)模10計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)1000分頻的最后輸出端的持續(xù)高電平的時(shí)間也不是很短，計(jì)數(shù)值從8099都是高電平，所以后級(jí)電路還是可以捕捉到經(jīng)過(guò)1000分頻后的脈沖的。所設(shè)計(jì)的1000分頻電路如下：2. 2000Hz的設(shè)計(jì)之前已經(jīng)獲得了4000Hz的頻率的脈沖，在接一個(gè)T觸發(fā)器就能夠獲得一個(gè)2000Hz的脈沖了。其實(shí)4000Hz頻率的脈沖是作為蜂鳴器的高頻信號(hào)的發(fā)生和LED的
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