【文章內(nèi)容簡介】 于在不同的模式下選擇當前設(shè)定的位 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 2 頁 置，比如當前設(shè)定的位置是小時，則再一次按下 SET 按鍵后當前設(shè)定的位置變?yōu)榉昼?。CHANGE按鍵用來將當前設(shè)定位置的時間值加 1，當長時間按下 CHANGE按鍵時，當前設(shè)定值為連續(xù)快速加 1，此功能用于快速設(shè)定時間 [4]。 系統(tǒng)帶四個指示 燈電路，一個為電源指示燈，其他三個為工作狀態(tài)指示燈，即分別為LED_ALARM、 LED_HOUR和 LED_MIN。 LED_ALARM用于指示當前是否設(shè)有鬧鈴，當LED_ALARM指示燈亮?xí)r表明當前設(shè)有鬧鈴。 LED_HOUR和 LED_MIN用于指示當前設(shè)定的是時間的小時還是分鐘，當 LED_HOUR指示燈亮?xí)r表明此時設(shè)定的是時間的小時值，當LED_MIN指示燈亮?xí)r表明此時設(shè)定的是時間的分鐘值。 鬧鈴的功能是實現(xiàn)當?shù)竭_預(yù)設(shè)的時間點時產(chǎn)生為時 20s的 “嘀嘀嘀嘀 ”急促短音。整點報時的功能是實現(xiàn)在每個整點的 5秒鐘前產(chǎn) 生整點報時音，報時音為 “嘀嘀嘀 嘟 ”4短一長音。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 3 頁 2 總體設(shè)計方案 整個設(shè)計的方式采用 TOPDOWN設(shè)計方法，即自頂向下的設(shè)計。這種設(shè)計方法首先從系統(tǒng)設(shè)計入手，在頂層進行功能方框圖的劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計。在功能級進入仿真和糾錯，并用硬件描述語言對高層次的系統(tǒng)行為進行描述，然后用綜合工具將設(shè)計轉(zhuǎn)化為具體門電路網(wǎng)表，其對應(yīng)的物理實現(xiàn)可以是 PLD 器件或?qū)Ｓ眉呻娐?。由于設(shè)計的主要仿真和調(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)上的錯誤，避免設(shè)計工作的浪費，同時也減少了邏輯功能仿真的工作量，提高了設(shè)計的一次成功率 [5]。 多功能數(shù)字鐘設(shè)計分為 1個頂層模塊和 8個功能子模塊。頂層模塊名稱為 。各功能子模塊分別為：系統(tǒng)分頻功能模塊 、模式選擇功能模塊 、快速時間設(shè)置功能模塊 、秒分時計時與時間調(diào)整模塊 、鬧鈴時間設(shè)置模塊 、鬧鈴與整點報時模塊 、 7段顯示譯碼模塊 LED顯示功能模塊 。 圖 整個系統(tǒng)的模塊劃分 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 4 頁 3 單元模塊電路設(shè)計 時間顯示電路模塊設(shè)計 時間顯示電路主要由兩部分組成，如圖 。其中一部分為六位 LED數(shù)碼管的驅(qū)動電路，另一部分為 LED數(shù)碼管電路。 LED 驅(qū)動電路由 Q Q Q Q Q Q6 六個三極管和 R R R R R R10 基極偏置電阻組成。驅(qū)動三級管為 PNP 型三極 管，用于開關(guān)電路中。當三極管 Q1的基極（即 CPLD的 LED0 輸出端）為低電平時， 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)，此時有 Vce≈~。反之當 Q1的基極為高電平時 Q1截止。 Q1~Q6的基極（ LED0~LED5）分別接 CPLD的 PIN7 PIN7PIN70、 PIN6 PIN6 PIN67，分別作為 LED數(shù)碼管的位選端 [6]。 圖 LED顯示電路 LED 的顯示方式有靜態(tài)顯示和動態(tài)方式兩種工作方式。 LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位 的共陰極（或共陽極）連接在一起并接地（或 +5V）；每位的段碼線（ A~dp）分別與一個 8位的鎖存器輸出相連。之所以為靜態(tài)顯示，是因為各個 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，直到送入另一個字符的段碼為止。正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。但是因為靜態(tài)顯示方式下，各位 LED 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 5 頁 的段碼線都是獨立的，因此一個 6位的 LED顯示器需要占用 6*8+6=54個 I/O口，在這種情況下為了簡化接線，本設(shè)計采用的是動態(tài)掃描方式來顯示。 在動態(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 8位的 I/O口控制，形成段碼線的多路復(fù)用，而各位的共陽極或共陰極分別由相應(yīng)的 I/O口控制，形成各位的分時選通 [7]。圖 所示的電路是一個六位的 LED 顯示電路。其中段碼線占用 1 個 8 位 I/O口，而位選線占用六位 I/O口。由于各段碼線并聯(lián)， 8位 I/O 口輸出的段碼對各個顯示位來說都是相同的。因此，在同一時刻，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。若使各個 LED能同時顯示出與本位相應(yīng)的字符，就必須采用動態(tài)顯示方式，即在某一時刻，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，段碼線上輸出相應(yīng)的要顯示的字符段碼。這樣，在同一時刻，六位 LED中只有選通的那一位顯示出字數(shù)，而其它則是熄滅的。同樣在下一時刻，只讓下一位的位選 線處于選通狀態(tài)，而其它各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，則同一時刻，只有選通位顯示相應(yīng)的字符，而其它各位是熄滅的，如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。 按鍵及指示燈電路模塊的設(shè)計 根據(jù)電子電路常識，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。因此本設(shè)計中所有的外部鍵盤，指示二極管均采用灌電流的工作方式。當多功能數(shù)字鐘的按鍵未按下時按鍵的輸出（即 CPLD 的輸入）為低電平，當按鍵按下時輸出（即 CPLD的輸入）為高電平。 在本設(shè)計中只有三個按鍵 ，分別為 MODE、 SET、 CHANGE。 MODE按鍵用于模式選擇，按下一次 MODE按鍵后電路進入鬧鈴設(shè)置模式，在該模式下可以用 SET鍵來選擇當前是設(shè)置小時還是設(shè)置分鐘，而用 CHANGE鍵可以改變當前設(shè)置鬧鈴的小時或分鐘（向上加一）。再按一次 MODE鍵則進入手動校時功能模式 [8]。按鍵電路如圖 。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 6 頁 圖 按鍵電路 在本設(shè)計中共有四個指示燈，一個為電源指示燈，其它三個是工作狀態(tài)指示燈， D1 為鬧鈴報警指示電路，當設(shè) 置鬧鈴后鬧鈴指示電路就工作在點亮狀態(tài)，指示當前設(shè)有鬧鈴。 D2和 D3用來指示當前設(shè)置狀態(tài)。當在鬧鈴設(shè)置模式和手動校時模式下， D2或 D3會有一個在點亮狀態(tài)，當 D2 亮?xí)r表示當前設(shè)置的是小時，當 D3亮?xí)r表示當前設(shè)置的是分鐘。指示燈電路如圖 。 9 圖 指示燈電路 引腳的連接為， D1接 CPLD的 PIN61， D2 接 CPLD的 PIN63， D3 接 CPLD的 PIN64。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 7 頁 當 CPLD的引腳輸出為高電平時相應(yīng)