【導讀】現(xiàn)多功能數(shù)字鐘設計。本次EDA實驗為軟件實驗，利用數(shù)電知識、QuartusII. 4天時間，我設計出了符合基本要求，包括計時、顯示、保持、清零、校分、校時和整點報時功能，并具備鬧鐘、星期計時功能的多功能數(shù)字鐘。予以了細節(jié)的完善及各種功能的實現(xiàn)。本文中，我將對本次實驗的具體過程，如。作出較為詳細的說明。

　　

【正文】 K8=1 設定分鐘，即快速校分。波形圖如下： 圖 617 本章小結(jié) 本章中， 將電路的各子部分進行了仿真分析，驗證了電路的正確性，保證下載后功能的準確性。在仿真的過程中，輸入?yún)?shù)，如 CLK、 END TIME 等的設定尤為重要，若沒有設定合理的參數(shù)，即使功能正確，也有可能得不到結(jié)果。 EDA（ II）報告 多功能數(shù)字鐘 25 7 編程下載 將已經(jīng)編譯成功，且在一定程度上進行了仿真的程序下載到硬件 SmartSOPC平臺上，使設計的功能得以演示。 步驟： （ 1） 分配管腳： 在 “ Assignment” → “ Pins” 中 雙擊“ Location” ，按 實驗指導書管腳號分配。 （ 2） 設定： 在 “ Assignment”→“ Device” → “ Deviceamp。Qptions”→“ Unused Pins”中選擇“ As input tristated”，即將懸空輸入引腳均設為三態(tài)。 （ 3） 下載：在“ Tool” 中選擇“ Programmer”，在“ Programmer/Configure”選擇框中打勾，點擊“ Start”即開始下載。 管腳號分配 圖 71：管腳號分配 結(jié)論 通過 4 天的努力，我最終實現(xiàn)了自己的設計，達到了基本要求，且在此基礎上實現(xiàn)了星期顯示、鬧鐘等附加功能。設計思路均來源于自己，從原理入手，到構(gòu) 思如何簡單實現(xiàn)，綜合運用所學知識，融會貫通。 最后的設計出來的數(shù)字鐘 功能齊全， 經(jīng)過種種實驗和改良，使得 運行 相當 穩(wěn)定，時鐘計時不存在不穩(wěn)定跳變 和隨機數(shù)的產(chǎn)生 ，顯示電路不存在閃爍及抖動現(xiàn)象 ，開關防顫功能良好體現(xiàn) 。 多功能數(shù)字鐘 EDA（ II）報告 26 實驗感想 1 問題和解決 在本次試驗中，從對軟件的不熟悉到熟悉，從對原理的了解到認知深入，以及在硬件平臺的實戰(zhàn)演示，整個過程都出現(xiàn)了這樣那樣的問題，預料之中和之外的，在此，我將我所遇到的問題和解決方案進行如下總結(jié)： （ 1）軟件應用 首先是編譯，因為沒有習慣 QuartusII 軟件 ， 所以在一開始很容易就會 忘記將所要編譯的 文件設為頭文件，因此做了很多無用功，且解決不了問題。漸漸熟悉軟件后此問題就迎刃而解了。其次是在編譯中出現(xiàn)的錯誤，一開始不能理解那些專業(yè)英文術語的解釋，因此也很難知道自己究竟錯在哪里，后來慢慢熟悉了軟件就了解到，本軟件對命名的要求很高，不區(qū)分大小寫，輸入輸出必須對稱等?？偨Y(jié)來說，遇到的編譯錯誤大部分為命名問題，因此這個問題在最后也很好的得到了解決，而編譯成功率也越來越高。然后是仿真，同編譯一樣，一開始總是對一個文件驚醒重復仿真，且不懂保存，經(jīng)老師指導后很快得到了解決。最后是下載，雖然第一天老師 理論上講了如何下載，可是一旦自己要進行操作就是不順利，比如管腳號分配不對，機器沒有打開等問題。 （ 2）實驗原理 ① 脈沖發(fā)生電路 在本電路設計中， 思路清晰，但是碎玉進位的上升邊沿下降邊沿等細節(jié)問題產(chǎn)生了一定的混亂， 最后仔細研究了 74161 的功能，解決了問題。 ② 計時電路 在本電路設計中 ，分秒的 60 計數(shù)很簡單就實現(xiàn)了，在實現(xiàn) 24 小時計數(shù)時產(chǎn)生了一定的問題，原思路為設計成模 30，一旦計數(shù)器為 23:59:59，則全部清零，但是這樣實現(xiàn)較麻煩。因此改良的設計 方案，在前面的計數(shù)設計中，均運用的74161 的置數(shù)端，小時計數(shù)的設計將清零端也用于其中，即當高位為 0 和 1 時低位置數(shù)模 10，當高位為 2 時低位清零模 4，這樣就簡單實現(xiàn)了效果。 還有，星期的計數(shù)應從 1 開始，因此 74161 的置數(shù)端應設為 0001. ③ 清零電路 這部分 的設計思路很簡單，但 74161 清零端為低電平有效，而實驗要求為低電平正常工作，因此很容易就想到了將開關輸入先非，這是所有開關的處理方法。 ④ 校時電路 這部分 設計的思路是明確的，但因為用的是門電路來 實現(xiàn)，因此一開始進入了邏輯混亂的狀態(tài)，后來通過靜下心來仔細思考，解決了問題。 ⑤ 整點報電路 EDA（ II）報告 多功能數(shù)字鐘 27 這部分 設計思路繁多，簡單運用門電路即可實現(xiàn)，但一開始的設計較復雜，也能實現(xiàn)最終結(jié)果，后來經(jīng)過同學提醒，改良了設計方案，現(xiàn)在的整點報時內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單明了。 ⑥ 顯示電路 這部分的設計 一開始不是很明確，且數(shù)碼管的知識 ⑦ 鬧鐘電路 這部分的設計思路不成熟，而且一開始一直自相矛盾，考慮不好應該如何分開顯示，如何設定時間而使得它保持在設定時間 ，計數(shù)是不是用原來的計數(shù)器等問題。后來，在經(jīng)過與同學討論后設計了現(xiàn)在的方案，計數(shù)單獨記，顯示現(xiàn)在顯示。而同伴則現(xiàn)在了零一種方案，用于正常工作相同的計數(shù)單元來實現(xiàn)。 ⑧ 防顫 這部分 一開始沒有想到，下載到硬件后演示過程太隨機，不穩(wěn)定，因此思考解決方案，最終設計出防顫開關，效果很好。 2 感想 為期一周的 EDA（ II）設計結(jié)束了，就像有同學說的，突然就空虛了，原本每天都早出晚歸，想著怎么讓自己的設計盡善盡美，每天都是緊張有序的生活，突然一下就結(jié)束了，覺 得還不夠盡興。 不同于（ I）的設計， 這次實驗不僅僅 學會了 QuartusII 軟件 的使用 和SmartSOPC 平臺 的應用 ， 更重要的讓我實實在在的 提高了實踐動手能力而且可以有很多自己的想法和構(gòu)思，這給了我很大的發(fā)揮空間，增強了 興趣，也樹立了一定的自信心。 更不同于我們平時的課程實驗 ， EDA（ II）設計是一種 自主性的實踐性學習 ，我認為這在我們的大學 教育中是很需要受到重視和增強的。在這樣的學習中， 我所 學到的東西是由 我 自己發(fā)現(xiàn)和領悟來的 ， 思維會變得更加活 躍， 同學間、師生間的交流也會變的更多 且更具專業(yè)性 ，學校的整個學術氛圍也會更加趨于活躍和開放 。從大的方面來說，這 對于人才的培養(yǎng)，對于學生個 人的發(fā)展，對于大學的發(fā)展，乃至社會的發(fā)展都將會有極為積極的作用；從小的方面來說，我喜歡這種自主性、開發(fā)性的實驗，是對自己能力的肯定也是對知識的校驗過程，從中也可以發(fā)現(xiàn)很多意想不到的收獲。 這次實驗結(jié)束過后讓我意識到，學校有很多 資源可供我們使用， 只要有思想有能力，完全可以去做自己喜歡做的事。 但相對的 ，就我自己而言，我就不是一個喜歡給自己找事做的人，這應該也是我們很多人的通病， 我們 還沒有積極進取的態(tài)度和勤于 思考、勇于創(chuàng)新 的理念。這是在以后的學習和工作生涯中應該提倡的。 多功能數(shù)字鐘 EDA（ II）報告 28 通過這次的 設計 ，我發(fā)現(xiàn)了自己的學習上 、邏輯思維等方面 存在的問題， 發(fā)現(xiàn)了自己所喜歡的是怎樣的一種學習模式 。 這對以后的學習提供了很大的幫助和參考意義。 3 后續(xù) 由于時間有限，我 還有很多的想法 未能 實現(xiàn)， 若有時間，我有興趣對我的 數(shù)字時鐘作更多的修改，這些后續(xù)的功能將從如下幾個方面展開： （ 1） 音樂 鬧鈴 ： 實現(xiàn) 10 秒或更長時間的音樂鬧鈴，而不是簡單的蜂鳴。因為這次試驗中沒有嘗試 VHDL 語言編寫，所以在音樂設計中可以嘗試，這樣就可以再 設計幾首音樂，通過開關來選擇。 （ 2） 鬧鐘 重復： ① 實現(xiàn)通過開關選擇是否關閉鬧鐘電路，若不關閉，則鬧鈴結(jié)束 5 分鐘后再次鬧鈴，直到關閉為止。 ② 實現(xiàn) 通過開關選擇是否在每個星期 X 的設定時間鬧鐘，避免每次重復設定。 （ 3） 萬年歷： 實現(xiàn)年、月、日的顯示。設計較復雜，應完善考慮 每月的天數(shù)，如大小月、 2 月、閏年等。 （ 4） 秒表 ： 增加兩位顯示，實現(xiàn) 秒計時向秒位進位計時。還可實現(xiàn)分別計時和以圈計時功能 。 （ 5） 倒 數(shù)計時 器 ： 實現(xiàn)設定時間后倒數(shù)計時，計時為 0 后蜂鳴器發(fā)聲 提醒時間到，蜂鳴器 可鳴響可音樂。 （ 6） 計算器： 實現(xiàn)簡單的加、減、乘、除計算。 （ 7） 開關復用： 實現(xiàn)用更少的開關實現(xiàn)更多的功能，使操作簡單易理解。 參考文獻 [1] 《數(shù)字邏輯電路與系統(tǒng)設計》 蔣立平主編，電子工業(yè)出版社 [2] 《 EDA 設計實驗指導書》 南京理工大學電子技術中心編 附錄 A 原理 圖及波形仿真 文件 夾