基于cycloneⅲ系列ep3c25f324c8應(yīng)用quartusⅱ開發(fā)多功能數(shù)字鐘eda論文(編輯修改稿)
2025-07-15 14:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 刷新，2000Hz是用于蜂鳴器的低頻發(fā)聲的。3．2Hz的設(shè)計2Hz的設(shè)計可以將2000Hz進行調(diào)用上述1000分頻的模塊就可以直接獲得2Hz的頻率。4. 1Hz的設(shè)計將2Hz頻率用T觸發(fā)器2分頻就可直接獲得1Hz頻率的脈沖，并且最后獲得的1Hz的脈沖其實本身已經(jīng)是方波了，因為T觸發(fā)器是反轉(zhuǎn)觸發(fā)器，它的輸出結(jié)果肯定是方波，從而可以借助于T觸發(fā)器實現(xiàn)最終輸出結(jié)果是方波的要求，利用后面計數(shù)的準(zhǔn)確性。至此系統(tǒng)所有系統(tǒng)工作所需要的時鐘已經(jīng)全部設(shè)計完了。下面給出總體的時鐘設(shè)計模塊這個模塊的設(shè)計是實現(xiàn)基本數(shù)字中的計數(shù)功能的關(guān)鍵，涉及到模60的設(shè)計和模24的設(shè)計，當(dāng)然還要考慮進位的問題。1． 模60 計數(shù)器的設(shè)計通用數(shù)字芯片一般都達不到模60 的進制，所以必須通過芯片的級聯(lián)來實現(xiàn)模60進制的設(shè)計，最終選用74160芯片，該芯片本身是模10的計數(shù)器，并且是異步清零和同步置數(shù)的。使用2個74160芯片進行級聯(lián)，構(gòu)成模60的計數(shù)器，個位本身就是模10計數(shù)的，所以無需設(shè)計模六十的個位，高位使用異步清零的方式，來實現(xiàn)模6的設(shè)計。具體的設(shè)計電路圖如下所示：這里值得一提的是，計數(shù)器進位信號的實現(xiàn)，一般不能單純從高位的Q位產(chǎn)生，一般情況下是要在整計數(shù)器回0的時刻，利用回0的信號來產(chǎn)生進位信號RCO，怎樣產(chǎn)生的進位信號的才是可靠的。2． 模24 計數(shù)器的設(shè)計模24計數(shù)器的設(shè)計其實本質(zhì)上是和模60一樣的。下面直接給出所設(shè)計的電路圖： 快速校分較時清零與保持模塊在已經(jīng)做好的時鐘和計數(shù)模塊的基礎(chǔ)上其實是非常容易加入快速校分、校時、保持、清零的功能的，這些功能只要在原來電路的基礎(chǔ)上做一些簡單的處理就能完成，很簡單的實現(xiàn)就是快速校分與校時，就是將分的時鐘脈沖輸入直接接入時鐘分頻模塊的2Hz的頻率就可以完成了，非常的簡單，當(dāng)然是直接接入2 Hz頻率，還是接入正常的頻率或是進位信號，這可以通過開關(guān)的0和1邏輯來控制。清零信號更是非常的簡單，只要將每個計數(shù)器的清零端在模塊封裝時，引出來就行了，當(dāng)開關(guān)為0時，計數(shù)器正常計數(shù)，當(dāng)開關(guān)位于1時，就將開關(guān)輸出并聯(lián)的所有計數(shù)器清零。保持功能的實現(xiàn)想法非常的簡單，就是可以在1Hz處和一個開關(guān)取反相與，就可以實現(xiàn)時鐘保持的功能，當(dāng)開關(guān)位于0時，1Hz是1相與的，這樣1Hz就能順利的輸入到后面的電路，從而實現(xiàn)正常的計數(shù)功能，當(dāng)開關(guān)位于1時，則1Hz是和0相與的，導(dǎo)致輸出結(jié)果始終是0，沒有正常的計數(shù)脈沖輸入后面的電路，從而實現(xiàn)了計數(shù)器的停止計數(shù)，也即實現(xiàn)了數(shù)字中的保持功能。這里值得一提的就是上面功能的實現(xiàn)用到了很多的開關(guān)，這里就涉及到開關(guān)消顫的問題，因為開關(guān)是需要連在計數(shù)器的時鐘輸入端的，所有必須進行消顫的處理，否則計數(shù)器會認(rèn)為開關(guān)的顫抖是時鐘的脈沖的輸入，導(dǎo)致錯誤的產(chǎn)生。鑒于此，采用D觸發(fā)器進行開關(guān)的消顫，因為D觸發(fā)器可以認(rèn)為是邏輯的跟隨器，它輸出的結(jié)果的變化速度依賴于輸入到D觸發(fā)器的脈沖，只要實現(xiàn)輸入D觸發(fā)器的時鐘CLK比實際開關(guān)的抖動脈沖頻率低，而又不是太低，不至于延遲太長的時間，這樣就實現(xiàn)了消顫的功能，下面給出消顫的電路圖： 整點報時模塊系統(tǒng)要求具有整點報時功能（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2000Hz,59’59”時報時頻率為4KHz, ）這其實涉及到一些簡單的邏輯運算而言，首先基本的思想就是必須保證分鐘保持在59分處，將基本的關(guān)系列出來之后，可以發(fā)現(xiàn)必須保證下面的邏輯為1，即可滿足分鐘保持在59分處的要求。其次必須保證秒的十位是5，這其實只有保證下面的邏輯是1，即可實現(xiàn)接下來就是秒的各位進行一些簡單的邏輯運算而言，首先將各為可能的情況列舉如下通過分析可知，要求個位在0011,0101,0111產(chǎn)生一個邏輯控制信號來控制2000Hz的頻率，在個位1001時產(chǎn)生一個邏輯控制信號來控制4000Hz。為保障各位在除3,5，7,9出蜂鳴器不響，還不行考慮所設(shè)計的邏輯必須保證保證在其他數(shù)的時候，邏輯控制的輸出信號是0。綜合上述的分析過程，下面給出最后2000Hz和4000Hz的控制邏輯式：下面給出最終的邏輯控制電路： LED動態(tài)顯示模塊本系統(tǒng)采用LED的動態(tài)顯示的技術(shù)，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，只要LED管子的刷新頻率大于人眼能分辨的最大頻率，這人眼就會感覺不出來LED管子是在閃爍的，而后認(rèn)為LED管子是一直亮的，達到了系統(tǒng)設(shè)計的效果。這里首先值得考慮的就是怎么樣將計數(shù)器的計數(shù)值正確的顯示在LED管子上，這其實設(shè)計到一個BCD譯碼電路，選用7447可以將BCD碼轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的能取得LED管子的段碼，同時考慮到動態(tài)顯示的復(fù)用問題，7447的輸出端是與所有的LED管子的段碼總線相連的，所有要實現(xiàn)動態(tài)顯示的功能，就必須通過循環(huán)使能對應(yīng)的LED管子，并且在使能LED管子的同時還必須與所要顯示的數(shù)字相對應(yīng)，這就又涉及到一個動態(tài)選自數(shù)據(jù)的電路，并且這種動態(tài)選自數(shù)據(jù)的電路，和使能LED管的74138譯碼器必須通過同一個計數(shù)值循環(huán)來控制，這樣才能保證對應(yīng)得LED管子輸出對應(yīng)的數(shù)據(jù)。綜上所述，首先先用74160構(gòu)成一個模6計數(shù)器，來控制數(shù)據(jù)的選項和74138譯碼器，并且模6的計數(shù)器的時鐘脈沖必須比較大，這里選自4000Hz，然后將選通的數(shù)據(jù)進行輸出值7447進行譯碼，最后輸出至LED管子的段碼出進行顯示。下面就這個模塊所設(shè)計到的小模塊進行詳細的說明。1. 模6計數(shù)器的設(shè)計模6計數(shù)器的設(shè)計還是非常簡單的，和上述的計數(shù)器的設(shè)計其實是一樣的，具體的設(shè)計電路如下:2. 動態(tài)選通數(shù)據(jù)電路的設(shè)計該電路的設(shè)計可以通過四個數(shù)據(jù)選擇器來實現(xiàn)，選用74151來實現(xiàn)，具體的電路設(shè)計如下：分別將上述兩個模塊進行封裝的到下面該模塊的最終電路圖：該模塊的設(shè)計要求必須能在任意的時刻都能設(shè)定所需要鬧鐘的時間。這其實就涉及到界面的切換問題，需要將界面切換到鬧鈴設(shè)定界面?；镜乃枷刖褪牵紫韧ㄟ^開關(guān)切換到鬧鈴的設(shè)定界面，然后轉(zhuǎn)換到計數(shù)模塊，該計數(shù)模塊其實和正
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