eda(ii)實驗報告基于quartus_ii_設(shè)計多功能數(shù)字鐘(參考版)
2024-11-14 08:13本頁面
【正文】 試驗中常見的小問題以及產(chǎn)生原因 有時候發(fā)現(xiàn)明明修改了電路圖，但是結(jié)果沒有變化，可能是忘記了將所修改的文件設(shè)置為頂層文件或者忘記了再次編譯，使 電路沒有發(fā)生功能上的變化。所以需要修改分頻電路的設(shè)計方案，其實，可以直接使用各個模 N 的表達(dá)式的最高位作為進(jìn)位信號，這樣的分頻電路就不會再有毛刺的影響了?；厝z查，果然不出所料，在修改 后，可以進(jìn)行計數(shù)了。解決這類問題，我首先就是先修改組合方案，盡量減少信號組合的數(shù)量，在經(jīng)過多次優(yōu)化和驗證后，終于找到在實際驗證中正確計數(shù)的方案。比如由于過多地使用多個信號的相與或者相或，會導(dǎo)致 毛刺；此外根據(jù)信號的產(chǎn)生復(fù)雜程度可能延時情況也略有不同。不是提前進(jìn)位就是多次進(jìn)位。通過熟練掌握對 QUARTUS II 的使用以及一個產(chǎn)品的設(shè)計流程理念，圓滿的完成了本次 EDA 實驗。 六、實驗結(jié)果 在經(jīng)過設(shè)計輸入，編譯，仿真，下載驗證幾個步驟后。點擊添加硬件，成功添加后勾選 Program/Condigure，最后單擊 START 開始下載。 圖 44. 將未使 用的管腳設(shè)置為三態(tài) 在 Configuration 標(biāo)簽下，將其設(shè)置為 EPCS4。 圖 42. 完整電路圖 五、后期下載驗證，調(diào)試和修改 （ 1）、管腳的分配 在選項 ASSIGNMENTS 的 PIN 中在 LOCATION 欄進(jìn)行分配管腳。 圖 39. 28 選 4 電路原理圖 4 、 7447 譯碼器動態(tài)輸出 每次將由 4片 74151 選出的四位數(shù)組成 BCD碼使之顯示。 圖 38. 74138 產(chǎn)生位控制信號電路原理圖 28 選 4 電路 由于我采用的是動態(tài)掃描，所以需要將 7 位（秒個位，秒十位，分個位，分十位，小時個位，小時十位，星期位）一共 7*4=28 位 2 進(jìn)制位數(shù)中每次選出四位組成 BCD 碼送往 7447 編譯顯示。 2 4 選 4M U X8 4 2 1B C DS LS HM LM HH LH H顯 示譯 碼 器7 4 4 78 4 2 1B C DabcdefgA 2 A 1 A 0計 數(shù) 器譯 碼 器7 4 1 3 8D I G 0D I G 1D I G 2D I G 3D I G 4D I G 5D I G 0D I G 1D I G 2D I G 3D I G 4D I G 5C L K 21 、模 7 循環(huán)計數(shù)器 用 74160 設(shè)計一個模 7 的循環(huán)計數(shù)器，不斷提供 7 個不同的狀態(tài)，以供來不斷更改顯示的信息。此外，將秒，分，小時和星期的各位對應(yīng)的二進(jìn)制碼 輸入到 74151 選擇器上，在每個計數(shù)狀 態(tài)的時候，只是將其中的一位往 7447 送，這樣，就能一次輸出由四位組成的 BCD 碼代表的數(shù)值。 圖 34. 報時電路電路原理圖 集成后： 圖 35. 整點報時電路集成模塊 （ 7）譯碼顯示電路 譯碼部分由于需要同時顯示 7 位數(shù)碼管（秒，分，小時，星期 )，在這里采用動態(tài)掃描的原理，利用眼睛的視覺殘留來實 現(xiàn)，即每個數(shù)碼管都有一個位控制端，當(dāng)位控制端輸出為低電平的時候，所對應(yīng) 的數(shù)碼管亮。 將各時刻各位對應(yīng)的二進(jìn)制碼和發(fā)生情況作如下圖的比較： 時刻 分十位 分個位 秒十位 秒個位 音高 頻率 m8m7m6m5 m4m3m2m1 s8s7s6s5 s4s3s2s1 59 分 53 秒 0101 1001 0101 0011 低 500Hz 59 分 55 秒 0101 1001 0101 0101 低 500Hz 59 分 57 秒 0101 1001 0101 0111 低 500Hz 59 分 59 秒 0101 1001 0101 1001 高 1KHz 表 1 . 報時電路的原理 由表可得，報時電路以 59 分 51 秒為報時基準(zhǔn)， 500HZ 和 1KHZ 的頻率由分頻器提供。 圖 31. 在快速校對時間時的保持信號產(chǎn)生電路圖 當(dāng)清零電路，快速校分，快速校時 ，快速校星期，保持電路以及計時電路都整合起來，其電路原理圖如下： 圖 32. 計時電路 +清零電路 +保持電路 +校時間電路連接圖 集成后： 圖 33. 計時電路 +清零電路 +保持電路 +校時間電路集成模塊 （ 6）、報時電路 數(shù)字鐘正點報時功能是最基本的功能之一。所以需要用一個或門來實現(xiàn)兩種情況。 圖 30. 快速校分的消顫電路 （ 5）、保持電路 保持電路有兩種情況需進(jìn)行停止計數(shù)。使計數(shù)時鐘 clock 的頻率為 2HZ,這樣就可以精確地實現(xiàn)快速校分的功能。 （ 4）、快速校分，快速校時和快速校星期電路 快速校對時間應(yīng)該滿足：在快速校分的時候，以 2HZ 頻率快速變化，并且其它位停止計數(shù)。即當(dāng) clear 有效的時候（ 高電平），則輸出為 Q=1。 圖 28. 完成的清零電路 在 D 觸發(fā)器的時鐘信號中送入一個時鐘信號，在輸入端接一個控制清零的開關(guān)。在學(xué)習(xí)過數(shù)字邏輯電路設(shè)計后，我們有很多種去消顫的電路。但是這樣開關(guān)容易被干擾信號影響。 模 7 計數(shù)器 附加功能引入了星期，所以又做了一個模 7 的計數(shù)器，原理同上面一樣。電路原理圖如下： 圖 24. 秒，
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