【正文】 數(shù)字電子技術實驗課程FPGA創(chuàng)新實驗設計報告設計名稱 上下課鈴聲模擬系統(tǒng) 姓 名 林嘉穎 金延鑫 學 號 3090100768 3090104182 專業(yè)班級 機械電子工程0902 指導教師 樊偉敏 日 期 浙江大學電工電子基礎實驗中心一摘要 通過QUATURS 軟件的程序編譯及FPGA的應用，模擬出浙江大學紫金港校區(qū)的上下課鈴系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為兩部分：電子鐘部分和鈴聲部分電子鐘部分將實現(xiàn)二十四小時計時，時間設置等功能。鈴聲部分將實現(xiàn)特定時間（如上課時間）響起特定鈴聲功能。二 關鍵詞 時序電路 時鐘系統(tǒng) 調節(jié)裝置 聲音系統(tǒng) QUATURS應用三 正文上下課鈴聲系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)鈴聲系統(tǒng)時鐘部分鈴聲選擇時鐘調試分頻器音頻轉換音頻調試觸發(fā)器上下課鈴聲 設計思路整個上下課鈴響可分為時鐘系統(tǒng)和鈴聲系統(tǒng)兩大部分。時鐘系統(tǒng)：時鐘部分分為鈴聲選擇器，時間調試部分，時鐘部分等三大模塊。1時鐘部分時鐘部分實現(xiàn)24小時時鐘運行及循環(huán)功能，按照1：60時間進行縮放，其中LED燈表示小時數(shù)，采用24進制計數(shù)器實現(xiàn)；led燈兩位表示分鐘數(shù)，采用60進制計數(shù)器實現(xiàn)，計數(shù)頻率設置為1HZ，以節(jié)省時間。此部分設置能完全模擬時鐘循環(huán)功能，即分鐘部分逢六十進一，時鐘部分逢24歸零，同時23：59后自動返回00:002 時間調試部分時間調試部分實現(xiàn)時間暫停，移位調試時間（其中移到的位置會發(fā)生閃爍），時間設置等功能，具有調試目標明確，調試時間不會超過時鐘表示范圍等優(yōu)點。使用方法：將clr置為0之后，可以發(fā)現(xiàn)時鐘十位在閃爍，此時通過按trf鍵可以將閃爍點移到下一個即時鐘個位，以此類推。在移到自己想調節(jié)的位置以后通過按住plus鍵，每一個秒脈沖之后可以發(fā)現(xiàn)該數(shù)加一，加到九跳回一。通過一些條件語句，防止了當時鐘十位等于2時，時鐘個位不會大于3；時鐘個位大于3時，時鐘十位不會等于2。3 鈴聲選擇器：根據(jù)紫金港校區(qū)上下課的時間，制成鈴聲選擇器。以下為響鈴時間安排表：上課鈴下課鈴8:008:458:509:359:5010:3510:4011:2511:3012:1513:1514:0014:0514:5014:5515:4015:5516:4016:4517:3018:3019:1519:2020:0520:1020:55根據(jù)時間表在相應時間，鈴聲響起。鈴聲部分鈴聲部分分為JK觸發(fā)器，分頻器，鈴聲部分，選擇器，音頻調試，音頻轉換器，六個模塊。1 分頻器分頻器將50MHZ的脈沖電路調節(jié)到合適的頻率，在鈴聲系統(tǒng)部分中需使用兩次，一次為對上下課鈴音頻電路的觸發(fā)（1HZ）,一次為音頻轉換器的觸發(fā)（6250000HZ）.2 鈴聲部分鈴聲部分設置成上課鈴和下課鈴兩個子模塊，分別存放上下課鈴的樂譜。3音頻調試電路根據(jù)十二平均律將兩個八度共十六個音符設置成相應的頻率。使其轉換成相應的音高。4音頻轉換器原理為一個計數(shù)器，通過脈沖電路將每次的音符轉換成相應的頻率，通過小喇叭輸出。5 JK觸發(fā)器整個音樂系統(tǒng)的開始與停止通過兩個JK觸發(fā)器來控制。原理如圖當選擇器發(fā)出信號時，第一個JK觸發(fā)器中J通道接高，K通道為0，Q輸出高電平，使第二個JK觸發(fā)器觸發(fā)（第二個JK觸發(fā)器設置成T’觸發(fā)器）此后即使第一個觸發(fā)器中J=，仍為1.在鈴聲部分設置邏輯出口K,當輸出最后一個音符時，k=1,反饋到第一個JK觸發(fā)器的K端上，此時Q1=0，使第二個觸發(fā)器清零，停止向鈴聲部分輸送脈沖信號。鈴聲停止。3．2實驗原理圖展示時鐘部分鈴聲部分綜合電路Trf仿真波形由圖可知，每一個trf下降沿使trfo從3減到0再到3從而實現(xiàn)循環(huán)，當clr變?yōu)?了之后，trfo立即變?yōu)?。SS仿真波形15為變暗。由圖可知，假定plus鍵按住，trfo為3，因此h_hi從0開始加到5，然后放開plus之后h_hi交替5與15，說明正在閃爍。假定當按下trf，trfo變?yōu)?，即閃爍從h_hi改為h_lo，同樣trfo為1時，閃爍m_hi。SZ仿真波形上三圖為時鐘正常工作時的輸出。上圖為當clr為1，按plus的時候，當trfo為3,2,1時h_hi，h_lo，m_hi的數(shù)值的增加。Lj仿真波形當時間為08:00,08:45時分別輸出tmp1，tmp2為10和01，當下一個脈沖到來，08:00變成00:00之后，tmp1，tmp2為00。通過tmp1與tmp2實現(xiàn)上下課鈴的控制。Nacklass，vorklass仿真波形通過clk可以實現(xiàn)放歌曲，當歌曲結束時k=1，此時通過jk觸發(fā)器使clk停止，等到下一個lj模塊中的tmp1，tmp2的信號到來，clk重新開始，此時通過條件語句時t歸零，重新放歌曲。1 分頻器（50MHZ=8MHZ）LIBRARY IEEE。USE 。ENTITY fenpinqi ISPORT(clk:IN STD_LOGIC。clk_out:OUT STD_LOGIC)。END fenpinqi。ARCHITECTURE fwm OF fenpinqi ISCONSTANT m : INTEGER:=4。when we need 8M HZ。INTEGER=6250000when we need 2HZSIGNAL tmp :STD_LOGIC。 BEGIN PROCESS(clk, tmp) VARIABLE cout : INTEGER:=0。 BEGIN IF clk39。EVENT AND clk=39。139。 THEN cout:=cout+1。 IF cout=m THEN tmp=39。039。 ELSIF coutm*2 THEN tmp=39。139。 ELSE cout:=0。 END IF。 END IF。 END PROCESS。 clk_out=tmp。END fwm。2 JK觸發(fā)器LIBRARY IEEE。USE 。ENTITY JANDK ISPORT (clr,clk,j,k:IN STD_LOGIC。 q, qn : out STD_LOGIC)。 END JANDK。 ARCHITECTURE CONTROL OF JANDK ISSIGNAL TMP : STD_LOGIC。BEGINPROCESS(clr,clk,j,k) BEGIN if clr=39。039。 then TMP=39。039。 elsIF (clk39。EVENT AND clk=39。039。) THEN IF ((j=39。139。)and(k=39。139。))then TMP= NOT TMP。J=1K=1翻轉） ELSIF ((j=39。139。)and(k=39。039。))then TMP= 39。139。 J=1K=0置高 ELSIF ((j=39。039。)and(k=39。139。))then TMP= 39。039。 J=1K=1置零 END IF。 END IF。 END PROCESS。 q= TMP。 qn= NOT TMP。 END