基于quartusii軟件及smartsopc平臺(tái)多功能數(shù)字鐘設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2024-07-24 18:34 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖45 圖46：計(jì)數(shù)電路模塊圖47（1）分、秒60計(jì)數(shù)使用2片74161構(gòu)成模6和模10級(jí)聯(lián)，成為模60，作為秒和分的計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)00～59計(jì)數(shù)。秒位脈沖為1Hz，分位脈沖由秒位進(jìn)位。電路圖如下：圖48（2）小時(shí)24計(jì)數(shù)使用2片74161，一片構(gòu)成模3作為24小時(shí)的高位，另一片在前片為0、1時(shí)模10，前片為2時(shí)模4，實(shí)現(xiàn)00～23計(jì)數(shù)。脈沖由分位進(jìn)位。電路圖如下：圖49（3）星期7計(jì)數(shù)使用1片74161，構(gòu)成模7作為一星期的7天計(jì)數(shù)，與秒、分、時(shí)不同之處在于，前者均從0000開始計(jì)數(shù)，星期計(jì)數(shù)從0001開始，實(shí)現(xiàn)1～7計(jì)數(shù)。脈沖由小時(shí)位進(jìn)位。電路圖如下：圖410圖41174161芯片的CLRN引腳為清零引腳，低電平有效，在計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)時(shí)，將所有的CLRN端均設(shè)為高電平，不會(huì)有清零作用產(chǎn)生，因此，次項(xiàng)設(shè)計(jì)中，將分、秒60計(jì)數(shù)、小時(shí)24計(jì)數(shù)和星期7計(jì)數(shù)的清零端均連接于開關(guān)K2。為可實(shí)現(xiàn)K2=0時(shí)正常工作，K2=1時(shí)全部清零。則將K2的值取非后再接入。上述計(jì)時(shí)電路中已將此功能涵蓋。 圖412：校時(shí)模塊（1）校時(shí)原理本次實(shí)驗(yàn)中，我用到了校周、校時(shí)和校分。電路原理均一樣，通過(guò)門電路的組合，實(shí)現(xiàn)K=0時(shí)正常工作，提供該給的進(jìn)位IN脈沖，K=1時(shí)，提供1Hz的CLK脈沖快速校正。電路如下：圖413（2）加至計(jì)數(shù)電路圖414圖415：整點(diǎn)報(bào)時(shí)模塊圖設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的門電路，將規(guī)定時(shí)間（59’53”,59’55”,59’57”,59’59”）同響應(yīng)頻率相與，結(jié)果相或后輸入到蜂鳴器。圖416（1）報(bào)時(shí)電路需要在59’53”, 59’55”,59’57”時(shí)和512Hz的頻率信號(hào)相與輸出為1，我利用了F2和F1相或再和F0相與得到53”、55”、57”時(shí)輸出為1。59’59”則將所有的1相與然后和1KHz的頻率信號(hào)相與，結(jié)果相或后輸入到蜂鳴器。圖417（2）綜合前述基本功能電路圖418圖419：顯示電路模塊圖420用由4片74151構(gòu)成的28選4數(shù)據(jù)選擇器得到輸出，將輸出用于顯示譯碼器的輸出，得到數(shù)碼管的段碼顯示。另外，又3線—8線譯碼器74138輸出到數(shù)碼管的位碼，使共陰數(shù)碼管顯示。電路如下：圖421圖422：鬧鐘電路模塊圖423（1）鬧鐘計(jì)時(shí)鬧鐘計(jì)時(shí)只需要24小時(shí)59分，但如果只比較這4個(gè)數(shù)字，鬧鈴時(shí)間為60秒，因此我選擇了比較5個(gè)數(shù)字，將秒十位設(shè)定為0顯示，因此鬧鈴10秒。為了設(shè)定時(shí)間，僅需單獨(dú)計(jì)時(shí)不需進(jìn)位，通過(guò)開關(guān)控制單獨(dú)計(jì)時(shí)的脈沖輸入，設(shè)定時(shí)間后脈沖將不給予，顯示時(shí)間定在所需時(shí)間上。電路圖如下：圖424（2）時(shí)間比較鬧鐘設(shè)計(jì)的原理是在正常計(jì)時(shí)和鬧鐘計(jì)時(shí)相同時(shí)蜂鳴器鳴響，因此比較電路運(yùn)用門電路，將23小時(shí)59分0秒各位相同或，相同為1不同為0，得到的輸出和1KHz相與后連接蜂鳴器。因?yàn)楣灿?0位的比較，故先設(shè)計(jì),4位比較器，然后以5個(gè)4位比較模塊設(shè)計(jì)20位比較。電路圖如下：①4位比較圖425：4個(gè)同或之后與輸出②20位比較圖426：5個(gè)4位比較模塊相與（3）選擇顯示由于SmartSOPC平臺(tái)上只有8個(gè)數(shù)碼管，而在正常顯示時(shí)已用了7個(gè)，因此應(yīng)對(duì)此7個(gè)數(shù)碼管復(fù)用，運(yùn)用一個(gè)開關(guān)K6，當(dāng)K6=1時(shí)，正常計(jì)時(shí)顯示，K6=0時(shí)鬧鐘計(jì)時(shí)顯示。我選擇了門電路來(lái)選擇顯示的輸出，因?yàn)橹斑x擇了5個(gè)數(shù)字比較，但正常工作顯示的是7個(gè)，而顯示電路僅一個(gè)，因此設(shè)計(jì)為星期顯示一直有輸出。故選擇鬧鐘6個(gè)數(shù)字顯示輸出，因此設(shè)計(jì)24位選擇器。先設(shè)計(jì)兩位的選擇，生成模塊后設(shè)計(jì)成4位選擇，最后進(jìn)行24位選擇。電路圖如下：①2位選擇 ②4位選擇圖427：2位選擇電路 圖（左）圖428：4位選擇電路 圖（右）③24位選擇圖429：24位選擇電路圖430：防顫開關(guān)模塊運(yùn)用D觸發(fā)器的防顫功能，做成防顫開關(guān)，試驗(yàn)中用到了8個(gè)開關(guān)，因此將一個(gè)開關(guān)的防顫做成模塊后產(chǎn)生8開關(guān)防顫。電路圖如下：①防顫原理 ②1個(gè)開關(guān)防顫模塊圖431 圖432③8個(gè)防顫開關(guān)原理組合生成8個(gè)開關(guān)的防顫，電路圖如下：圖433在此章節(jié)中，我詳細(xì)描述了各子模塊的設(shè)計(jì)原理，包括脈沖發(fā)生、計(jì)時(shí)、清零、校時(shí)、顯示、整點(diǎn)報(bào)時(shí)、鬧鐘和防顫開關(guān)的原理。在原理說(shuō)明的同時(shí)用流程圖，模塊圖和電路圖同時(shí)作用，清晰闡釋設(shè)計(jì)思路。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，我設(shè)計(jì)的分頻器均由芯片74161擔(dān)任，這樣對(duì)于原理的理解較為簡(jiǎn)單和方便。在選擇顯示和鬧鐘時(shí)間的比較電路中我均從原理出發(fā)，運(yùn)用門電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣原理上較為容易分析和理解，但是加大了工作量，因此我也考慮可選擇用集成芯片74157和7485等來(lái)實(shí)現(xiàn)。，但是若不用則結(jié)果不理想，一直產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，因此運(yùn)用上學(xué)期EDA（I）的思想，也加上防顫，效果立竿見(jiàn)影的好。QuartusII軟件是一款相對(duì)只能的軟件，所以在設(shè)計(jì)時(shí)為防止線路太多而導(dǎo)致錯(cuò)誤，我都采用了軟件本身的模塊生成來(lái)代替繁冗的電路圖，減少連線工作，使電路圖簡(jiǎn)潔明了。5調(diào)試QuatrusII軟件的調(diào)試即編譯。電路搭建或語(yǔ)言描述完以后應(yīng)先進(jìn)行編譯，它是使得所建模型得以正常運(yùn)行的檢驗(yàn)，檢查電路是否有邏輯問(wèn)題等，只有編譯成功后才可進(jìn)行接下來(lái)的仿真下載等步驟。此編譯分五步，分別是Analysisamp。Synthesis、Partiition Merge、Fitter、Assembler、Classic Timin
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