數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)--電子秒表的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-13 14:31 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 對(duì)制作好的電子秒表功能進(jìn)行總體驗(yàn)證。并利用學(xué)院的 LB0 開(kāi)發(fā)板進(jìn)行硬件仿真。 關(guān)鍵詞 ：電子秒表 計(jì)數(shù)器 分頻 quartusⅡ 、 ：電子秒表的設(shè)計(jì) 3 1 引言 設(shè)計(jì)目的 1) 掌握同步計(jì)數(shù)器 74160， 74161 的使用方法，并理解其工作原理。 2) 掌握用 74160， 74161 進(jìn)行計(jì)數(shù)器、分頻器的設(shè)計(jì)方法。 3) 掌握用三態(tài)緩沖器 74244 和 74160， 74138， 7448 進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示掃描電路設(shè)計(jì)的方法。 4) 掌握電子秒表的設(shè)計(jì)方法。 5) 掌握在 EDA 系統(tǒng)軟件 MAX + plus Ⅱ環(huán)境下用 FPGA/CPLD 進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，掌握該環(huán)境下功能仿真、時(shí)序仿真、管腳鎖定和芯片下載的方法。 6) 掌握用 EDA 硬件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行硬件驗(yàn)證的方法。 技術(shù)要求 基本要求 ① 計(jì)時(shí)精度不小于 1/100 秒； ② 輸入時(shí)鐘： 1 kHz； ③ 計(jì)時(shí)器最長(zhǎng)計(jì)時(shí)為 1 小時(shí)； ④ 具有復(fù)位和啟 /停開(kāi)關(guān)； ⑤ 顯示控制：動(dòng)態(tài) 6 位七段 LED 顯示，位選以 3 位編碼輸出。要求顯示穩(wěn)定，掃描顯示的頻率大于 50Hz； ⑥ 完成硬件驗(yàn)證調(diào)試工作。 提高要求 增加整分報(bào)時(shí)功能，即每分鐘以蜂鳴器報(bào)時(shí) 1 次（ 1 秒鐘）。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1) 設(shè)計(jì)可控的計(jì)數(shù)器（定時(shí)器）、分頻器、按鍵去抖電路和動(dòng)態(tài)掃描顯示電路； 2) 設(shè)計(jì)系統(tǒng)頂層電路； 3) 進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真； 4) 對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，確認(rèn)仿真結(jié)果到達(dá)了設(shè)計(jì)要求； 5) 在 EDA 硬件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)上進(jìn)行硬件驗(yàn)證與測(cè)試，確保設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)能正確的工作。 工作原理 電子秒表的輸入時(shí)鐘為 1kHz，將其十分頻后得到 100Hz 信號(hào)，再將 100Hz 的信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，則計(jì)數(shù)值的分辨率為 1/100 秒，正好滿足系統(tǒng)的要求。計(jì)數(shù)器分為 3 級(jí)，第 1 級(jí)是一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器作 1/100 秒的計(jì)數(shù)，第 2 級(jí)是六十進(jìn) 制計(jì)數(shù)器作秒的計(jì)數(shù)，第 3 級(jí)是六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器作分的計(jì)數(shù)。電子秒表的計(jì)數(shù)受控制模塊的控制，控制模塊接收“起 /?！?：電子秒表的設(shè)計(jì) 4 按鍵的輸入，當(dāng)計(jì)數(shù)停止時(shí)，接收到“起 /?！卑存I則啟動(dòng)計(jì)數(shù)；當(dāng)正在計(jì)數(shù)時(shí)，接收到“起/?！卑存I則停止計(jì)數(shù)。所以“起 /?！辨I是一個(gè)反復(fù)鍵。為了保證系統(tǒng)操作的可靠性，設(shè)計(jì)了一個(gè)按鍵去抖動(dòng)電路。 2 設(shè)計(jì)框圖 圖 1 電子秒表構(gòu)成框圖 譯碼顯示 六進(jìn)制計(jì)數(shù)器 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 六進(jìn)制計(jì)數(shù)器 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 脈沖源 分十位 分個(gè)位 秒十位 秒個(gè)位 啟動(dòng)停止電路 與非 清零 ：電子秒表的設(shè)計(jì) 5 3 各個(gè)部分功能簡(jiǎn)介 按鍵去抖電路 按鍵去抖電路 keyin 模塊如圖 2 所示。任何按鍵在觸點(diǎn)接觸 和斷開(kāi)的瞬間都會(huì)產(chǎn)生機(jī)械抖動(dòng)，如果不進(jìn)行處理，每一次按鍵有可能產(chǎn)生若干次的響應(yīng)，一般抖動(dòng)的時(shí)間小于 20ms。 Keyin模塊能完成對(duì)輸入信號(hào)的去抖動(dòng)處理，它利用兩個(gè)串接的邊沿 D 觸發(fā)器來(lái)消除高頻抖動(dòng)，當(dāng)在 CLK 端輸入一個(gè)頻率為 25Hz 的方波信號(hào)時(shí)，其輸出信號(hào)就能得到寬度固定為 20ms 的單脈沖信號(hào)。圖 3 是仿真波形，從圖中可見(jiàn)，存在于輸入信號(hào)上的抖動(dòng)被完全的消除了。圖 4是 keyin 的模塊邏輯連接圖。 圖 2 keyin 邏輯模塊圖 圖 3 keyin 的工作時(shí)序圖 控制器電路 控制器 ctrl 模塊如圖所示。它在“啟 /?！毙盘?hào) ST_ST 和復(fù)位信號(hào) CLR 的作用下完成對(duì)計(jì)數(shù)使
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