【正文】 路進(jìn)入鬧鈴設(shè)置模式，在該模式下可以用 SET 鍵來選擇當(dāng)前是設(shè)置小時(shí)還是設(shè)置分鐘，而用 CHANGE 鍵可以改變當(dāng)前設(shè)置鬧鈴的小時(shí)或分鐘（向上加一）。 按鍵及指示燈電路模塊的設(shè)計(jì) 根據(jù)電子電路常識(shí)，采用灌電流工作方式的電路的功耗要比采用拉電流方式工作的電路小。因此，在同一時(shí)刻，如果各位位選線都處于選通狀態(tài)的話六位 LED 將顯示相同的字符。 在動(dòng)態(tài)顯示方式下，通常將所有位的段碼線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8 位的 I/O 口控制，形成段碼線的多路復(fù)用，而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的 I/O 口 控制，形成各位的分時(shí)選通 [7]。 LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（或共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或 +5V）；每位的段碼線（ A~dp）分別與一個(gè) 8 位的鎖存器輸出相連。當(dāng)三 極 管 Q1 的基極（即 CPLD 的 LED0 輸出端）為低電平時(shí)， Q1 的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，因此三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)有Vce≈~。 圖 整個(gè)系統(tǒng)的模塊劃分 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁(yè) 3 單元模塊電路設(shè)計(jì) 時(shí)間顯示電路模塊設(shè)計(jì) 時(shí)間顯示電路主要由兩部分組成，如圖 所示。由于設(shè)計(jì)的主要仿真和調(diào)試過程是在高層次上完成的，這一方面有利于早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的錯(cuò)誤，避免設(shè)計(jì)工作的浪費(fèi)，同時(shí)也減少了邏輯功能仿真的工作量，提高了設(shè)計(jì)的一次成功率 [5]。整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能 是實(shí)現(xiàn)在每個(gè)整點(diǎn)的 5 秒鐘前產(chǎn)生整點(diǎn)報(bào)時(shí)音，報(bào)時(shí)音為 “嘀嘀嘀 嘟 ”4短一長(zhǎng)音。 系統(tǒng)帶四個(gè)指示燈電路，一個(gè)為電源指示燈，其他三個(gè)為工作狀態(tài)指示燈，即分別為 LED_ALARM、 LED_HOUR 和 LED_MIN。當(dāng)在正常時(shí)鐘模式下第一次按下 MODE 鍵時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入模式 1，即鬧鈴模式，在此模式下可以通過 SET 和 CHANGE 按鍵的配合使用來設(shè)定所需要的鬧鈴時(shí)間。硬件界面為一個(gè) 6位 的 LED 數(shù)碼管，時(shí)間顯示方式為 6 位同時(shí)顯示，即顯示狀態(tài)為： 88： 88： 88。 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。生產(chǎn)制造技術(shù)以微細(xì)加工技術(shù)為代表，目前已進(jìn)展到深亞微米階段，可以在幾平方厘米的芯片上集成數(shù)千萬(wàn)個(gè)晶體管 [1]。 Tutor: 。 本設(shè)計(jì)采用 EDA技術(shù)，以硬件描述語(yǔ)言 VHDL為系統(tǒng)邏輯描述手段設(shè)計(jì)文件，在MAX+PlusⅡ 工具軟件環(huán)境下，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，由各個(gè)基本模塊共同構(gòu)建了一個(gè)基于 CPLD的數(shù)字鐘。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 I 頁(yè) 基于 VHDL 語(yǔ)言的多功能數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 摘 要 VHDL作為一種硬件描述語(yǔ)言，可用于數(shù)字電路與系統(tǒng)的描述、模擬和自動(dòng)設(shè)計(jì)與仿真等，是當(dāng)今電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的核心技術(shù) 。 系統(tǒng)主芯片采用 EPM7128SLC84，由時(shí)鐘模塊、控制模塊、計(jì)時(shí)模塊、數(shù)據(jù)譯碼模塊、顯示以及報(bào)時(shí)模塊組成。 。 PLD 器件和 EDA 技術(shù)的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，使人們可以立足于 PLD 芯片來實(shí)現(xiàn)各種不同的功能，新的設(shè)計(jì)方法能夠由設(shè)計(jì)者自己定義器件內(nèi)部邏輯和管腳，將原來由電路板設(shè)計(jì)完成的工作大部分放在芯片的設(shè)計(jì)中進(jìn)行。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、定時(shí)啟閉電路、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備，甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有 這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。顯示的時(shí)間制為 24 小時(shí)制。當(dāng)再一次按下 MODE 按鍵后系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)校時(shí)模式，在此模式下通過 SET 和 CHANGE 按鍵的配合使 用，可以改變當(dāng)前時(shí)間。 LED_ALARM 用于指示當(dāng)前是否設(shè)有鬧鈴，當(dāng) LED_ALARM 指示燈亮?xí)r表明當(dāng)前設(shè)有鬧鈴。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁(yè) 2 總體 設(shè)計(jì) 方案 整個(gè)設(shè)計(jì) 的 方式采用 TOPDOWN 設(shè)計(jì)方法 ， 即自頂向下的設(shè)計(jì)。 多功能數(shù)字鐘設(shè)計(jì)分為 1 個(gè)頂層模塊和 8 個(gè)功能子模塊。其中一部分為六位 LED 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電路，另一部分為 LED 數(shù)碼管電路。反之當(dāng) Q1 的基極為高電平時(shí) Q1 截止。之所以為靜態(tài)顯示，是因?yàn)楦?個(gè) LED 的顯示字符的字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個(gè)字符的段碼為止。圖 所示的電路是一 個(gè)六位的 LED 顯示電路。若 使各個(gè) LED 能同時(shí)顯示出與本位相應(yīng)的字符，就必須采用動(dòng)態(tài)顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選 通 狀態(tài)，而其他各位的位選處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段碼線上輸出相應(yīng)的要顯示的字符段碼。因此本設(shè)計(jì)中所有的外部鍵盤，指示二極管均采用灌電流的工作方式。再按一次 MODE 鍵則進(jìn)入手動(dòng)校時(shí)功能模式 [8]。當(dāng)在鬧鈴設(shè)置模式和手動(dòng)校時(shí)模式下， D2或 D3 會(huì)有一個(gè)在點(diǎn)亮狀態(tài)，當(dāng) D2 亮?xí)r表示當(dāng)前設(shè)置的是小時(shí)，當(dāng) D3 亮?xí)r表示當(dāng)前設(shè)置的是分鐘。 蜂鳴器及有源晶振電路的設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中由于有音調(diào)的變換，所以必需采用交流蜂鳴器。為了使有源晶振能輸出較好的波形，必需保證供電的穩(wěn)定。 JTAG 接口可對(duì) PSD 芯片內(nèi)部的所有部件進(jìn)行編程 [9]。它將 JTAG 電路與內(nèi)核邏輯電路聯(lián)系起來，同時(shí)隔離內(nèi)核邏輯電路和芯片引腳。 JTAG 下載電路如圖 所示。 圖 電源電路 電源電路是由電源變壓器 T、橋堆、濾波電容 C1 C1 C1 C17 及集成三端穩(wěn)壓電路 7805 以及保險(xiǎn)絲組成，其電路圖如圖 所示。考慮到市網(wǎng)交流電壓的波動(dòng)情況，在市網(wǎng)電壓為 200V 時(shí)也能正常工作，則有220/200*Vac 要大于 ，所以 Vac 必需要大于 ，即交流變壓器的 副 邊輸出電壓應(yīng)該高于 ， 在本設(shè)計(jì)中選取 9V。因此電源變壓器的輸入功率為 。 電容耐壓應(yīng)大于 *Vac 即 Vc=*9*250/220=(其中250/220 是考慮市網(wǎng)電源電壓過高時(shí)的情況 )。 MAX7000S 系列是基于 ALTERA 第二代MAX 架構(gòu)的高密度、高性能的 PLD 器件。 `include `include `include `include `include `include `include `include module clock。 //調(diào)用模式選擇功能模塊 fast_settime fast_settime()。 //調(diào)用 7 段譯碼模塊 display display()。 CLK_4hz 節(jié)拍用于快速調(diào)整時(shí)間，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間按下 CHANG 按鍵時(shí)，當(dāng)前設(shè)置的時(shí)鐘快速增加 [11]。系統(tǒng)的分頻進(jìn)程如下： module clk_generate(reset,sysclk,clk,clk_4hz,clk_1k,displayclk)。 reg [20:0]div_count1。 //分頻時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，用于產(chǎn)生 50HZ 的數(shù)碼管掃描信號(hào)displayclk 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁(yè) always (posedge sysclk) begin if (reset) div_count1=2139。 //clk為周期為 1S 的時(shí)鐘信號(hào) div_count1=2139。 end end always (posedge sysclk) begin if (reset) div_count2=2039。 //clk_4hz為 4hz的時(shí)鐘信號(hào) div_count2=2039。 end end always (posedge sysclk) begin ?? //產(chǎn)生周期為 50HZ和 1KHZ的時(shí)鐘節(jié)拍 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁(yè) end endmodule 模式選擇功能模塊 本設(shè)計(jì)是多功能數(shù)字鐘，實(shí)現(xiàn)的功能是以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間， 能進(jìn)行手動(dòng)快校時(shí)、快校分或慢校時(shí)、慢校分。模式選擇進(jìn)程如下所示。 regbool,count1,counta,count2,countb。 else m=m+1。b10。 end {count2,countb}=239。b10。 end {count2,countb}=239。所謂快速時(shí)間設(shè)置功能是指一直按住按鍵不放時(shí)，當(dāng)前值能夠快速的增加；而慢設(shè)置是指每按 一次按鍵則當(dāng)前值向上增一。如果不是長(zhǎng)時(shí)間按下 CHANGE 按鍵的話則每按一次 CHANGE 按建鍵就對(duì)相應(yīng)的寄存器的值加一處理。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間按下 CHANGE后， CT1 時(shí)鐘變?yōu)橹芷跒?4HZ 的時(shí)鐘信號(hào)，該信號(hào)用于快速時(shí)間校準(zhǔn)功能。 inout [7:0]sec1,min1,hour1。 always (posedge clk) begin if (!(sec1 ^ 839。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁(yè) if (!(set amp。b1001) begin sec1[3:0]=439。 end else begin sec1[3:0] = sec1[3:0] + 139。 end end end always (posedge ct1) //分鐘計(jì)時(shí)進(jìn)程 begin if (min1 == 839。 min1[7:4]=min1[7:4] + 1。h23) hour1=0。 reg [7:0]amin,ahour。 amin[7:4]=amin[7:4] + 1。 else if (ahour[3:0]==9) begin ahour[3:0]=0。整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能是實(shí)現(xiàn)在每個(gè)整點(diǎn)的 5 秒鐘前產(chǎn)生整點(diǎn)報(bào)時(shí)音，報(bào)時(shí)音為 “ 嘀嘀嘀 嘟 ” 4 短一長(zhǎng)音。 output alarm1,alarm2。amp。 else alarm1=0。(sec1839。 //產(chǎn)生短音 else alarm2=0。 input sysclk,clk,clk_4hz,clk_1k, alarm1,alarm2。 reg [7:0]hour,min,sec,hour_msb,hour_lsb,min_msb,min_lsb,sec_msb,sec_lsb。 min=min1。 min=amin。b10: //在模式 2 下，將手動(dòng)計(jì)數(shù)值賦值給寄存器，等待譯碼 begin hour=hour1。 end endcase assign led_alarm=(ahour|amin)?1:0。b0000 : hour_msb=839。hf9。 //數(shù)字 2 的共陽(yáng)編碼賦值給小時(shí)的十位 439。b0100 : hour_msb=839。h92。 //數(shù)字 6 的共陽(yáng)編碼賦值給小時(shí)的十位 439。b1000 : hour_msb=839。h90。 //數(shù)字 0 的共陽(yáng)編碼賦值給小時(shí)的個(gè)位 439。b0010 : hour_lsb=839。hb0。 //數(shù)字 4 的共陽(yáng)編碼賦值給小時(shí)的個(gè)位 439。b0110 : hour_lsb=839。hf8。 //數(shù)字 8 的共陽(yáng)編碼賦值給小時(shí)的個(gè)位 439。而第二種接法稱為動(dòng)態(tài)顯示法，采用共陽(yáng)或共陰 極接法，而所謂的共陽(yáng)極接法是指將每位 LED