eda(ii)實(shí)驗(yàn)報(bào)告基于quartus_ii_設(shè)計(jì)多功能數(shù)字鐘-閱讀頁
2024-11-30 08:13本頁面
【正文】 進(jìn)行預(yù)處理，以便集成后在之后設(shè)計(jì)清零；保持和快速校分和快速校時(shí)的防消顫電路其他外圍電路的時(shí)候更加的方便。（完整的校分，校時(shí)，校星期電路見下面介紹校對(duì)時(shí)間的對(duì)應(yīng)電路）。 集成后： 圖 20. 模 60 計(jì)數(shù)器集成后模塊 模 24 計(jì)數(shù)器 設(shè)計(jì)思想和 60 進(jìn)制完全一樣，只需在置數(shù)要求上 進(jìn)行修改即可。 圖 21. 模 24 計(jì)數(shù)器電路原理圖 仿真結(jié)果如下（其余信號(hào)初始化為低電平，使其無效）： 圖 22. 模 24 計(jì)數(shù)器仿真波形 集成后： 圖 23. 模 24 計(jì)數(shù)器集成后模塊 測(cè)試模塊 將 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器和 24 進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行級(jí)聯(lián)，低位的進(jìn)位信號(hào)作為高位的時(shí)鐘信號(hào)，先進(jìn)行測(cè)試，如果沒有錯(cuò)誤繼續(xù)下面的設(shè)計(jì)，如果有錯(cuò)誤則需要對(duì)之前做的進(jìn)行修改。 從上圖我們可以看到，對(duì)于秒，在計(jì)到 59 的時(shí)候，向分位進(jìn)位，使分位加一，而自身清零，從新計(jì)數(shù)，而在分位計(jì)到 59 的時(shí)候，向小時(shí)提供進(jìn)位。 圖 26. 模 7 計(jì)數(shù)器原理圖（加校星期主要電路） 集成后： 圖 27. 模 7 計(jì)數(shù)器集成后電路圖 （ 3）、清零電路 由于各個(gè)芯片都具有清零接口，可以直接將這些技術(shù)芯片的清零的端口連接在一起，然后用一個(gè)開關(guān)來整體控制。故需要引入一個(gè)開關(guān)消顫電路。在這里，我使用的是利用一個(gè) D 觸發(fā)器來完成清零信號(hào)的傳遞。利用 D 觸發(fā)器的工作特性即信號(hào)需要在下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿才發(fā)生改變。當(dāng)把這個(gè)信號(hào)送入到各個(gè)計(jì)數(shù)器的清零端（已用非門預(yù)處理）的時(shí)候，就可以將所有的計(jì)數(shù)器都清零。 圖 29. 快速校分主要電路圖 以快速校分為例說明，在 D 觸發(fā)器的輸入端輸入快速校分命令，當(dāng)快速校分命令有效的時(shí)候，在輸出端 Q=1，這個(gè) Q 信號(hào)與下圖中的 k1 相連。但是由于需要加入消顫電路來 提高開關(guān)送出的信號(hào)的可靠性，具體的消顫電路仍然采用 D 觸發(fā)器的特性。一種是純粹的停止信號(hào)，就是當(dāng)控制保持的開關(guān)按下的時(shí)候，所有位的計(jì)數(shù)都停止，保持現(xiàn)有的數(shù)值；另外一種停止情況是在快速校分的時(shí)候，其它位應(yīng)停止計(jì)數(shù)。保持信號(hào)最終送到計(jì)數(shù)器 74160 的 ENT 和 ENP 端，以此來實(shí)現(xiàn)保持功能。本 次實(shí)驗(yàn)中的要求是：從 59 分53秒開始，每隔 1 秒 鳴叫 1 次，每次持續(xù) 1 秒，共響 4 次，前 3 次為 500 Hz 的低音，后 1 次為 1KHz 的高音。可以通過列出真值表得出得到蜂鳴 器的 表達(dá)式，最后根據(jù)該表達(dá)式可以畫出其電路圖。所以我們可以先設(shè)計(jì)一個(gè)模 7 的計(jì)數(shù)器，在將 7 個(gè)狀態(tài)用 74138 譯碼器來產(chǎn)生 7 個(gè)位控制端。其原理如下： 圖 36. 動(dòng)態(tài)掃描顯示時(shí)間模塊原理圖 上圖只是用了 6個(gè)數(shù)碼管，我使用了 7個(gè)，所以需要多加一個(gè) DIG6。 圖 37. 模 7 循環(huán)計(jì)數(shù)電路原理圖 2 、 38 譯碼器產(chǎn)生位控信號(hào)電路 利用 38 譯碼器來產(chǎn)生控制共陽數(shù)碼管的位控制信號(hào)。所以需要按照顯示的順序在 74151 的輸入端上將每位的信號(hào)的二進(jìn)制的位數(shù)依次輸入。 圖 40. 將選出的 4 位 BCD 碼譯碼輸出顯示 集成后： 圖 41. 動(dòng)態(tài)掃描和編碼顯示集成模塊 （ 8）、整體電路 最后將分頻電路，計(jì)數(shù)電路（已集成了校分， 校時(shí)，校星期，保持和清零電路），顯示電路，整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路電氣連接起來 。 圖 43. 管腳分配 （ 2）、下載 在 ASSIGNMENTS 將 SETTINGS 中的 UNUSED PINS 選項(xiàng)下未使用的管腳設(shè)置為三態(tài)狀態(tài) .。 圖 45. 設(shè)置 EPS4 開啟試驗(yàn)箱電源，并進(jìn)行整體編譯，點(diǎn)擊 PROGRAMMER 按鈕 。 圖 46. 添加硬件 ByteBlaser[LPT1] （ 3）、修改，調(diào)試和優(yōu)化 觀察試驗(yàn)箱上數(shù)字鐘的實(shí)際情況，如果有異常，記錄現(xiàn)象，并修改電路。我成功完成了具有保持 ，清零，快速校分，快速校時(shí)，快速校星期，動(dòng)態(tài)顯示時(shí)間以及整點(diǎn)報(bào)時(shí)的多功能數(shù)字鐘。 七、實(shí)驗(yàn)中遇到的主要困難以及解決方案 計(jì)數(shù)模塊的進(jìn)位問題。 在使用 74160 做循環(huán)計(jì)數(shù)的時(shí)候，有同步置數(shù)和異步清零兩種方法，此外在組合置數(shù)信號(hào)，清零信號(hào)，向高位進(jìn)位的信號(hào)時(shí)有多種組合邏輯，這些在理論上看似效果一樣的各種方法，在實(shí)際中其實(shí)有差異。這些都有可能導(dǎo)致計(jì)數(shù)出現(xiàn)局部不正常，主要表現(xiàn)在進(jìn)位上的錯(cuò)誤。 2 、數(shù)碼管顯示有規(guī)律的“亂碼” 在下載后，觀察計(jì)數(shù)，發(fā)現(xiàn)其計(jì)數(shù)規(guī)律為“ 030347478......”，在仔細(xì)觀察其二進(jìn)制表達(dá)式的變化后，終于發(fā)現(xiàn)是其最低兩位是完全一樣，應(yīng)該是在7447 譯碼電路中，將低兩位“扭”在了一起。 數(shù)碼管計(jì)數(shù)過快，明顯頻率快于 1HZ 這是分頻電路出現(xiàn)了問題，即沒有正確分頻，事實(shí)上這是在設(shè)計(jì)分頻電路的時(shí)候，使用了組合邏輯門，有多個(gè)信號(hào)參與組合，導(dǎo)致產(chǎn)生了毛刺，使頻率變大。在解決這些問題后，數(shù)字鐘可以正確計(jì)數(shù)了。 八、個(gè)人心得和建議 九、致謝 感謝在實(shí)驗(yàn)過程中指導(dǎo)老師的細(xì)心的指導(dǎo)！ 十、參考文獻(xiàn) [1]蔣立平 .數(shù)字邏輯電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [2]南京理工大學(xué)電子技術(shù)中心 .EDA實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 [J].南京理工大學(xué)， 2020. [3]江國(guó)強(qiáng) .EDA技術(shù)與應(yīng)用 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020
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