【正文】 EDA 課程設(shè)計報告 名稱： 多功能數(shù)字 時鐘 指導(dǎo)教師： 姓 名： 學(xué) 號： 院 系： 時 間： EDA(II) 多功能數(shù)字鐘 1 摘 要 本文是 基于 Altera公司出品 QuartusII軟件以及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺完成 的 多功能數(shù)字計時器實(shí)驗(yàn) ，使我們清楚地了解到我們身邊的數(shù)字表的功能是怎樣實(shí)現(xiàn)的 。 設(shè)計時采用了層次設(shè)計思想，功能逐級遞加，并在封裝時留有很多外圍接口，以備增加其他新功能。實(shí)驗(yàn)主要包含三個主體 時鐘 基本功能電路、鬧鐘電路、萬年歷電路。 主體一 ： 主要涉及模 60 與模 24 計數(shù)器、動態(tài)顯示控 制電路、分頻器主要整點(diǎn)報時電路， 這些電路都是以模塊封裝好的，以便其他電路調(diào)用。 以計數(shù)器構(gòu)成計時部件，通過分頻器分出的1HZ 脈沖計時，調(diào)用動態(tài)顯示電路顯示，通過整點(diǎn)報時電路控制蜂鳴器。 在計數(shù)器級聯(lián)時采用內(nèi)部同步外部異步的方式，但通過簡單的改變達(dá)到了同步的效果而且比同步還可靠。顯示控制時為了節(jié)約資源采用動態(tài)原理，自編了 VHDL 語言的 24 選 4 數(shù)據(jù)選擇器。 主體二 ： 主要涉及模 60 與模 24 計數(shù)器、顯示控制電路、 147 同或門。以模 60 與模 24 計數(shù)器構(gòu)成定時與存儲電路，調(diào)用 動態(tài)顯示控制電路顯示，通過 147 同或門和后 續(xù)與門控制蜂鳴器。 主體三：主要涉及模 100、模 12 與模 30 計數(shù)器、動態(tài)顯示電路。以計數(shù)器構(gòu)成計時部件，調(diào)用動態(tài)顯示電路顯示。 最后由于功能中涉及的開關(guān)太多，我們采用了兩種復(fù)用原理，給出了兩種復(fù)用思想。 關(guān)鍵字： 層次設(shè)計 多功能數(shù)字時鐘 同步 整點(diǎn)報時 鬧鐘 萬年歷 VHDL語言 EDA(II) 多功能數(shù)字鐘 2 Summary: This text is according to Altera pany’s QuartusII software and homologous experiment terrace pleted multifunction number timer experiment, make us clearly understand the function of number form how carry out. While designing we adopted the layer designs thought, the function pursues class gradually increase, and stay a lot of outer circles to connect while sealing to pack to fully increase other new functions. The experiment mainly includes three corpusesThe clock basic function electric circuit, alarm clock electric circuit, ten thousand calendar electric circuits. Corpus one: Mainly involve a mold 60 with mold 24 count machine, dynamic state to show a control electric circuit, cent repeatedly machine , a little bit whole tell the time electric circuit, These electric circuits are all packed with mold piece okay, for the purpose of other electric circuits adjust to use. With count machine posing to account parts, pass a cent repeatedly the machine divides of when the 1 HZ pulse accounts adjust to show that the electric circuit suggests and passes a little bit whole buzzer that tell the time an electric circuit control with the dynamic state. BE counting the way that the machine class adopted synchronously external different step in the inner part while uniting, but came to a synchronous effect through a simple change and than synchronously returned credibility. While showing a control for economizing a resources adoption dynamic state principle, from wove VHDL language of 24 choose 4 data selectors. Corpus two: Mainly involve a mold 60 with mold 24 count machine, show control electric circuit, 147 together or door. With mold 60 with mold 24 count machine posing in fixed time with saving electric circuit, adjust to show control electric circuit to suggest with the dynamic state, pass 147 together or door and followup and door control buzzer. Corpus three: Mainly involve a mold 100, mold 12 with mold 30 count a machine, dynamic state to show electric circuit. With count the machine posing accounts parts, adjust to show that the electric circuit shows with the dynamic state. Finally because of too many switch involving in the function, we adopted 2 kinds to reply to use principle and gave 2 kinds reply to use thought. Key word: The layer designs、 multifunction digital clock、 Synchronous、 A little bit whole tell the time, alarm clock、 ten thousand calendars,、 The language of VHDL EDA(II) 多功能數(shù)字鐘 3 目 錄 一． 設(shè)計說明 ………………………………………………………… 4 I．功能說明 ……………………………………………… ……………………………… … 4 II．功能簡介 ……………………………………………… ……………………………… … 4 （兩種方案） ………… ……………………………… ……………… … 4 二． 方案論證 ……………………………………………… …… 5 ………… ……………………………… ………………… …………… 5 II. 電路的工作原理 ………… ……………………………… ………………… ……… 6 三． 各子模塊設(shè)計原理 …………………………… ……………… 8 I． 脈沖分頻模塊 …………………………………………………………… …………… 8 (包含校定和清零功能 ) …………………………………………… …1 0 III．顯示控制電路 ………… ……………………………… ………………… …………… 14 ………… ……………………………… ………………… 18 ………… ……………………………… ………………… …………… 18 ………… …………… ………………… ………………… ………………… 20 ………… ……………………………… ………………… ……………… 24 四． 調(diào)試與仿真 …………………………………… ……………… 27 ………… ……………………………… ………………… …………… 27 II． 計時電路 ………… ……………………………… ………………… ……………… 28 ………… ……………………………… ………………… ……………………… 29 五．結(jié)論 ………………………………………………………………… 29 六．實(shí)驗(yàn)感想 ………………………………………………………… 30 EDA(II) 多功能數(shù)字鐘 4 一． 設(shè)計 說明 I． 功能說明 ： 利用 QuartusII軟件設(shè)計一個數(shù)字鐘，對設(shè)計電路進(jìn)行功能仿真，并下載到 SmartSOPC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，可以完成 00:00:00 到 23:59:59的計時功能，并在控制電路的作用下具有保持、清零、快速校時、快速校分、整點(diǎn)報時等功能。 本電路在 原有基礎(chǔ)上進(jìn)行了拓展，具備以下功能： ① . 能進(jìn)行正常的時、分、秒計時功能； ② ． 鎖死功能 鎖死狀態(tài)下時鐘保持不變； ③ . 整點(diǎn)報時功能 當(dāng)時鐘計到 59’ 53” 時開始報時，在 59’ 53” , 59’ 55” ,59’ 57” 時報時頻率為 512Hz,59’ 59” 時報時頻率為 1KHz, ； ④ . 清零功能 — 時鐘計時電路和萬年歷電路； ⑤ ． 快速校時，校分功 能 校定時其他計時電路保持 ； ⑥ ． 鬧表功能 — 定時精確到分，鬧鐘設(shè)計響一分鐘，可關(guān)閉； ⑦ ． 萬年歷 可顯示 XX年 XX月 XX日，可快速校定到正確的日期 。 II．功能簡介 本電路具有三種不同的工作狀態(tài)（同步工作），可通過模式鍵進(jìn)行切換 （可通過 LED LED2觀察當(dāng)前的模式） 。 a、 正常計時狀態(tài) （ K K8 都為一） ：此狀態(tài)下數(shù)碼管顯示當(dāng)前的時間， K1為校分開關(guān) ， K2為校時開關(guān) ， K4為清零開關(guān) ，校分、校時都是以 2HZ的信號進(jìn)行快速到位的。 b、 鬧表狀態(tài)（ K7= K8=0）： 此狀態(tài)下數(shù)碼管顯示當(dāng)前 鬧定的時間， K1 為 設(shè)定分鐘的開關(guān)，K2為 設(shè)定小 時開關(guān) ，清零開關(guān)無用 K4。 c、 萬年歷狀態(tài)（ K7=X、 K8=1）： 此狀態(tài)下數(shù)碼管顯示當(dāng)前 的年月日， K1 為 設(shè)定日期開關(guān)， K2為 設(shè)定月 開關(guān) ， K3為設(shè)定年開關(guān)、 K4 為清零開關(guān) 。 d、 鎖死狀態(tài)（ K5=0） ：此狀態(tài)下所有電路都保持原狀態(tài)（不給電路送脈沖）。 （兩種方案） （方便，易操作，但開關(guān)太多 — 7個） EDA(II) 多功能數(shù)字鐘 5 K1 K2 K3 K4 K5 K7 K8 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 任意 ○ ● ○ ● ○ ● ○ ● ○ ● ○ ● ○ ● ★ 各種操作的開關(guān)狀態(tài) 1 ★★★★○★★ 鎖死狀態(tài) 2 ●○★○●●● 校分狀態(tài) 3 ○●★ ○●●● 校時狀態(tài) 4 ○○★●●●● 時鐘清零 5 ●○★★●●○ 設(shè)定鬧鐘分 6 ○●★★●●○ 設(shè)定鬧鐘時 7 ●○○○●○★ 設(shè)定萬年歷天 8 ○●○○●○★ 設(shè)定萬年歷月 9 ○○●○●○★ 設(shè)定萬年歷年 10 ○○○●●○★ 萬年歷清零 b．帶計數(shù)器的復(fù)用 通過上面的介紹我們可以清楚的看到電路總共有 10 種工作狀態(tài)， 但這里要把鎖死狀態(tài)單獨(dú)考慮，所以總共 我們就可以通過控制一個摸十 或摸九 的計數(shù)器，再把結(jié)果輸送給一個數(shù)據(jù)分配器， 在 不同數(shù)值時 把 開關(guān)狀態(tài)輸送到不同的控制口 ，計數(shù)器數(shù)值可以通過 LED 燈觀測 。 這樣我們總共使用三個開關(guān)就可以控制整個電路 鎖死鍵、模式鍵、控制鍵。 （具體電路見下面分析） 二． 方案論證 ： ： 整個電路有三大主體電路： 1. 控制電路， ， 3，功能電路 時鐘電路首先要有輸入脈沖，由于平臺提供了脈沖 發(fā)生器 ，就省去了脈沖發(fā)生器的設(shè)計， 這里我們只需要設(shè)計一個分頻器，得到我們需要的頻率。時鐘的計時范圍是 00： 00： 0023： 59： 59,所以我們需要設(shè)計模六十和模二十四的 計數(shù)器組成時鐘計時電路。為了顯示當(dāng)前時鐘時間，我們需要一個顯示電路。 校分、校