【正文】 課程設(shè)計(jì)總成績(jī)：江漢大學(xué)文理學(xué)院EDA課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)題目 多功能數(shù)字鐘 部 （系） 信息技術(shù)學(xué)部 專 業(yè) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 2014年 12 月 29 日目錄一、設(shè)計(jì)目的 1二、設(shè)計(jì)要求 1三、硬件方案 1 設(shè)計(jì)思路 1 設(shè)計(jì)框圖 2 數(shù)字鐘主控電路狀態(tài)表 3四、軟件方案 5 按鍵消抖模塊 5 時(shí)鐘計(jì)數(shù)器模塊 7 顯示譯碼模塊 17 分頻器模塊 19 主控制電路模塊 21 計(jì)數(shù)器控制模塊 21 鬧鐘計(jì)數(shù)器模塊 25 鬧鐘控制模塊 27 顯示輸出控制模塊 32 led控制模塊 34 主控模塊 37 電子鐘系統(tǒng)原理圖 38五、實(shí)現(xiàn)過程中遇到的問題及措施 39六、設(shè)計(jì)心得體會(huì) 39七、參考文獻(xiàn) 39一、設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)的目的是熟練掌握相關(guān)軟件的使用和操作。能對(duì)VHDL語言程序進(jìn)行編譯，調(diào)試，以及通過計(jì)算機(jī)仿真，得到正確的仿真波形圖，并根據(jù)所得仿真波形圖分析判斷并改進(jìn)所設(shè)計(jì)的電路。在成功掌握軟件操作基礎(chǔ)上，將所數(shù)字電路的基礎(chǔ)課知識(shí)與VHDL語言的應(yīng)用型知識(shí)結(jié)合起來并與實(shí)際設(shè)計(jì)，操作聯(lián)系起來，即“理論聯(lián)系實(shí)際”。深入了解VHDL語言的作用與價(jià)值，對(duì)用硬件語言設(shè)計(jì)一個(gè)電路系統(tǒng)開始具備一個(gè)較完整的思路與較專業(yè)的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)EDA技術(shù)有初步的認(rèn)識(shí)，并開始對(duì)EDA技術(shù)的開發(fā)創(chuàng)新有初步的理解。二、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)能進(jìn)行時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的十二小時(shí)制或二十四小時(shí)制的數(shù)字鐘，并具有定時(shí)與鐘功能，能在設(shè)定的時(shí)間發(fā)出鬧鈴音，能非常方便地對(duì)小時(shí)、分鐘和秒進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)以校時(shí)間，每逢整點(diǎn)，產(chǎn)生報(bào)時(shí)音報(bào)時(shí)。三、硬件方案 設(shè)計(jì)思路根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分析，數(shù)字鐘應(yīng)當(dāng)有計(jì)數(shù)器， 分頻器，按鍵消抖，鬧鐘，顯示及主控模塊構(gòu)成。分頻器用來提供時(shí)鐘，計(jì)數(shù)器用于計(jì)時(shí)，按鍵消抖為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的按鍵控制信號(hào)輸入，鬧鐘用于提供鬧鐘功能，顯示模塊顯示時(shí)間，主控模塊根據(jù)按鍵輸入控制各個(gè)模塊以實(shí)現(xiàn)所需求功能。在此設(shè)計(jì)中已將鬧鐘模塊融入主控模塊中。 設(shè)計(jì)框圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖如圖31所示。圖31 數(shù)字鐘系統(tǒng)框圖分頻器模塊：48M時(shí)鐘信號(hào)輸入，可以提供多種時(shí)鐘信號(hào)輸出。時(shí)鐘計(jì)數(shù)模塊：由60進(jìn)制，24進(jìn)制計(jì)數(shù)器以及一些附加功能模塊組成（設(shè)置時(shí)間和檢測(cè)整點(diǎn)等功能）。按鍵消抖模塊：消除機(jī)械按鍵抖動(dòng)，提供更穩(wěn)定的信號(hào)輸入。顯示譯碼：將要顯示的數(shù)據(jù)經(jīng)過譯碼以動(dòng)態(tài)掃描的方式顯示在數(shù)碼管上?？梢酝ㄟ^按鍵顯示時(shí)間或設(shè)置鬧鐘的時(shí)間。 蜂鳴器及LED輸出口：此模塊無代碼，僅是連接外部蜂鳴器和LED的端口。主控模塊：主控模塊是整個(gè)核心，故將單獨(dú)進(jìn)行說明。數(shù)字鐘主控模塊框圖如圖32所示。圖32 數(shù)字鐘主控模塊框圖計(jì)數(shù)器控制模塊： 1HZ時(shí)鐘信號(hào)輸入，按鍵控制計(jì)數(shù)器模塊對(duì)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)及設(shè)置計(jì)數(shù)器的值（即設(shè)置時(shí)間）。LED控制模塊：通過按鍵控制，顯示鬧鐘開啟與關(guān)閉，以及設(shè)置時(shí)間和設(shè)置鬧鐘時(shí)用于指示當(dāng)前設(shè)置為分鐘還是時(shí)鐘。鬧鐘計(jì)數(shù)器模塊：此模塊跟計(jì)數(shù)器模塊一樣。通過按鍵是計(jì)數(shù)器自增。來設(shè)置鬧鐘時(shí)間。鬧鐘控制模塊：通過計(jì)數(shù)器輸入來判斷整點(diǎn)，計(jì)數(shù)器輸入與鬧鐘計(jì)數(shù)器模塊進(jìn)行比較。以此來實(shí)現(xiàn)鬧鐘功能。顯示輸出模塊： 顯示主要有三部分，一是正常顯示時(shí)間，二是顯示設(shè)置時(shí)間，三是鬧鐘時(shí)間。具體顯示那一部分是通過按鍵狀態(tài)來判斷。 數(shù)字鐘主控電路狀態(tài)表 用兩個(gè)電平信號(hào)A、B進(jìn)行模式選擇，AB=00為模式0，系統(tǒng)為計(jì)時(shí)狀態(tài)；AB=01為模式1，系統(tǒng)為手動(dòng)校時(shí)狀態(tài)；AB=10為模式2，系統(tǒng)為鬧鐘設(shè)置狀態(tài)。設(shè)置一個(gè)turn信號(hào)，當(dāng)turn=0時(shí)，表示在手動(dòng)校對(duì)時(shí)，選擇調(diào)整分鐘部分；當(dāng)turn=1時(shí)，表示在手動(dòng)校對(duì)時(shí)，選擇調(diào)整小時(shí)部分。設(shè)置一個(gè)change信號(hào)，在手動(dòng)校時(shí)或鬧鐘設(shè)置模式下，每按一次，計(jì)數(shù)器加1。設(shè)置一個(gè)reset信號(hào)，當(dāng)reset=0時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位；當(dāng)reset=1時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)時(shí)或其他特殊功能操作。設(shè)置一個(gè)鬧鐘設(shè)置信號(hào)reset1，當(dāng)reset1=0時(shí)，對(duì)鬧鐘進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)reset1=0時(shí)，關(guān)閉鬧鐘信號(hào)。設(shè)置狀態(tài)顯示信號(hào)（連發(fā)光二極管）：LD_alert指示是否設(shè)置了鬧鈴功能；LD_h指示當(dāng)前調(diào)整的是小時(shí)信號(hào)；LD_m指示當(dāng)前調(diào)整的是分鐘信號(hào)。當(dāng)鬧鐘功能設(shè)置后（LD_alert=1），系統(tǒng)應(yīng)啟動(dòng)一個(gè)比較電路，當(dāng)計(jì)時(shí)與預(yù)設(shè)鬧鈴時(shí)間相等時(shí)，啟動(dòng)鬧鈴聲，直到關(guān)閉鬧鈴信號(hào)有效。整點(diǎn)報(bào)時(shí)部分由分和秒計(jì)時(shí)同時(shí)為0（或60）啟動(dòng)，與鬧鈴共用一個(gè)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)信號(hào)out。系統(tǒng)計(jì)時(shí)時(shí)鐘為clk=1Hz，選擇另一時(shí)鐘clk_lk=1024Hz作為產(chǎn)生鬧鈴聲、報(bào)時(shí)音的時(shí)鐘信號(hào)。主控電路狀態(tài)表如表31所示。表31 數(shù)字鐘主控電路狀態(tài)表模式選擇秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器秒沖輸出狀態(tài)備注resetreset1A BturnLD_hLD_mLD_alert0xx xxx000系統(tǒng)復(fù)位1x0 0xclk000系統(tǒng)計(jì)時(shí)1x0 10change=↑分計(jì)數(shù)器加1010手動(dòng)校時(shí)1x0 11change=↑時(shí)計(jì)數(shù)器加1100111 00change=↑分計(jì)數(shù)器加1011設(shè)置鬧鐘111 01change=↑時(shí)計(jì)數(shù)器加110110x xxx000關(guān)閉鬧鐘四、軟件方案 按鍵消抖模塊消除按鍵抖動(dòng)，按鍵檢測(cè)時(shí)鐘為1kHZ，如果為其它時(shí)鐘，請(qǐng)修改計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值，默認(rèn)時(shí)間為5ms。按鍵消抖符號(hào)圖如圖411所示圖411按鍵消抖符號(hào)圖端口說明：Key_in : 按鍵輸入端。Key_out : 按鍵去抖后輸出端。Clk_1k : 按鍵檢測(cè)時(shí)鐘信號(hào)(1kHZ)。按鍵消抖代碼：library ieee。use 。use 。use 。entity xiaodou is port (key_in : in std_logic。 key_out : out std_logic。 clk_1k : in std_logic)。end。architecture bhv of xiaodou issignal count : std_logic_vector (2 downto 0)。begin process (clk_1k) begin if (clk_1k39。event and clk_1k=39。139。) then if key_in=39。039。 then if count=5 then count = count。 else count = count +1。 end if。 if count = 5 then key_out =39。039。 else key_out=39。139。 end if。 else count = 000。 key_out = 39。139。 end if。 end if。 end process。end。功能仿真：按鍵消抖功能仿真圖如圖412所示圖412 按鍵消抖功能仿真圖按鍵消抖模塊原理圖：按鍵消抖模塊原理圖如圖413所示