基于quartusii軟件及smartsopc平臺多功能數(shù)字鐘設(shè)計論文(編輯修改稿)
2025-07-24 18:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 圖45 圖46：計數(shù)電路模塊圖47（1）分、秒60計數(shù)使用2片74161構(gòu)成模6和模10級聯(lián)，成為模60，作為秒和分的計數(shù)器，實現(xiàn)00～59計數(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24計數(shù)使用2片74161，一片構(gòu)成模3作為24小時的高位，另一片在前片為0、1時模10，前片為2時模4，實現(xiàn)00～23計數(shù)。脈沖由分位進(jìn)位。電路圖如下：圖49（3）星期7計數(shù)使用1片74161，構(gòu)成模7作為一星期的7天計數(shù)，與秒、分、時不同之處在于，前者均從0000開始計數(shù)，星期計數(shù)從0001開始，實現(xiàn)1～7計數(shù)。脈沖由小時位進(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，在計時電路設(shè)計時，將所有的CLRN端均設(shè)為高電平，不會有清零作用產(chǎn)生，因此，次項設(shè)計中，將分、秒60計數(shù)、小時24計數(shù)和星期7計數(shù)的清零端均連接于開關(guān)K2。為可實現(xiàn)K2=0時正常工作，K2=1時全部清零。則將K2的值取非后再接入。上述計時電路中已將此功能涵蓋。 圖412：校時模塊（1）校時原理本次實驗中，我用到了校周、校時和校分。電路原理均一樣，通過門電路的組合，實現(xiàn)K=0時正常工作，提供該給的進(jìn)位IN脈沖，K=1時，提供1Hz的CLK脈沖快速校正。電路如下：圖413（2）加至計數(shù)電路圖414圖415：整點報時模塊圖設(shè)計簡單的門電路，將規(guī)定時間（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）報時電路需要在59’53”, 59’55”,59’57”時和512Hz的頻率信號相與輸出為1，我利用了F2和F1相或再和F0相與得到53”、55”、57”時輸出為1。59’59”則將所有的1相與然后和1KHz的頻率信號相與，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）鬧鐘計時鬧鐘計時只需要24小時59分，但如果只比較這4個數(shù)字，鬧鈴時間為60秒，因此我選擇了比較5個數(shù)字，將秒十位設(shè)定為0顯示，因此鬧鈴10秒。為了設(shè)定時間，僅需單獨計時不需進(jìn)位，通過開關(guān)控制單獨計時的脈沖輸入，設(shè)定時間后脈沖將不給予，顯示時間定在所需時間上。電路圖如下：圖424（2）時間比較鬧鐘設(shè)計的原理是在正常計時和鬧鐘計時相同時蜂鳴器鳴響，因此比較電路運用門電路，將23小時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。因為共有20位的比較，故先設(shè)計,4位比較器，然后以5個4位比較模塊設(shè)計20位比較。電路圖如下：①4位比較圖425：4個同或之后與輸出②20位比較圖426：5個4位比較模塊相與（3）選擇顯示由于SmartSOPC平臺上只有8個數(shù)碼管，而在正常顯示時已用了7個，因此應(yīng)對此7個數(shù)碼管復(fù)用，運用一個開關(guān)K6，當(dāng)K6=1時，正常計時顯示，K6=0時鬧鐘計時顯示。我選擇了門電路來選擇顯示的輸出，因為之前選擇了5個數(shù)字比較，但正常工作顯示的是7個，而顯示電路僅一個，因此設(shè)計為星期顯示一直有輸出。故選擇鬧鐘6個數(shù)字顯示輸出，因此設(shè)計24位選擇器。先設(shè)計兩位的選擇，生成模塊后設(shè)計成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)模塊運用D觸發(fā)器的防顫功能，做成防顫開關(guān)，試驗中用到了8個開關(guān)，因此將一個開關(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個開關(guān)防顫模塊圖431 圖432③8個防顫開關(guān)原理組合生成8個開關(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)計原理，包括脈沖發(fā)生、計時、清零、校時、顯示、整點報時、鬧鐘和防顫開關(guān)的原理。在原理說明的同時用流程圖，模塊圖和電路圖同時作用，清晰闡釋設(shè)計思路。在整個設(shè)計中，我設(shè)計的分頻器均由芯片74161擔(dān)任，這樣對于原理的理解較為簡單和方便。在選擇顯示和鬧鐘時間的比較電路中我均從原理出發(fā)，運用門電路來實現(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等來實現(xiàn)。，但是若不用則結(jié)果不理想，一直產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，因此運用上學(xué)期EDA（I）的思想，也加上防顫，效果立竿見影的好。QuartusII軟件是一款相對只能的軟件，所以在設(shè)計時為防止線路太多而導(dǎo)致錯誤，我都采用了軟件本身的模塊生成來代替繁冗的電路圖，減少連線工作，使電路圖簡潔明了。5調(diào)試QuatrusII軟件的調(diào)試即編譯。電路搭建或語言描述完以后應(yīng)先進(jìn)行編譯，它是使得所建模型得以正常運行的檢驗，檢查電路是否有邏輯問題等，只有編譯成功后才可進(jìn)行接下來的仿真下載等步驟。此編譯分五步，分別是Analysisamp。Synthesis、Partiition Merge、Fitter、Assembler、Classic Timin
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