多功能数字钟 you.cxl

南 京 理 工 大 学 EDA（Ⅱ）实验报告 多功能数字钟 摘 要：多功能数字钟具有24小时计时、整点报时功能，并且数码管部分采用了动态显示。本文介绍了多功能数字钟的工作原理和设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，利用QuartusII软件和SmartSOPC实验箱实现了多功能数字钟的仿真和验证。 关键词：多功能数字钟 整点报时 动态显示 QuartusⅡ仿真 Multifunction Digital clock Abstract： Multifunction Digital clock has the following function:24 hours timing and adopt the dynamic state manifestation .This paper introduces the principle and design of multifunction digital clock. By using QuartusII software and SmartSOPC experiment box , we achieve the simulation and verification of multifunction digital clock. Keywords：Multifunction Digital clock dynamic display QuartusⅡ 目 录 摘要 ……………………………………………………………………1 Abstract ………………………………………………………………1 引言 ……………………………………………………………3 1． 设计要求 ………………………………………………………3 2． 整体电路的工作原理 ……………………………………………3 3． 各子模块设计原理 ………………………………………………4 3.1 脉冲发生电路 …………………………………………………4 3.2 时、分、秒计数电路 …………………………………………6 3.3 校分、保持和清零电路 ………………………………………7 3.4 译码显示电路 …………………………………………………9 3.5 蜂鸣电路………………………………………………………10 3.6 总电路图………………………………………………………11 4. 仿真波形 …………………………………………………………12 5. 编程下载 …………………………………………………………13 6. 实验 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf …………………………………………………………13 6.1 遇到的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 及解决问题的方法………………………………13 6.2 收获与感受……………………………………………………13 6.3 期望及要求……………………………………………………13 结束语…………………………………………………………………14 致谢……………………………………………………………………14 参考文献………………………………………………………………14 引言 数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于数字钟电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分。为了帮助同学们将已经学过的比较零散的数字电路的知识能够有机的、系统地联系起来用于实际，培养综合 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、设计电路的能力，进行数字钟的设计是必要的。通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。 1.设计要求 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 （1）设计一个具有校时、校分、清零、保持和整点报时功能的数字钟； （2）对数字钟采用层次化的方法进行设计，要求设计层次清晰、合理；构成整个设计的功能模块既可采用原理图输入法实现，也可以用文本输入法实现； （3）数字钟的具体设计要求具有如下功能：保持功能是要求在数字钟正常工作情况下，拨动开关K1可以使数字钟保持原有显示，停止计时；在数字钟正常工作时，可对其进行不断电复位，即拨动开关K2可以使时、分、秒显示回零；数字钟最大计时显示23小时59分59秒；在数字钟正常工作时可以对数字钟进行快速校时和校分，即拨动开关K3可对分进行校正，拨动开关K4时可对时进行校正；整点报时是要求数字钟在每小时整点到来前进行鸣叫，鸣叫频率是在59分53秒、55秒、57秒时为500Hz，59秒时为1KHz； （4）分别通过六个数码管显示时、分、秒的计时； （5）在基础部分完成的情况下，增加附加功能； （6）将编译仿真通过的逻辑电路下载到EDA实验系统，对其功能进行验证。 2.基本电路的工作原理 整体电路原理图如图1所示： 图1 整体电路原理图 基本电路主要有以下几部分组成： （1）脉冲发生电路，分别产生1Hz、500Hz、1000Hz的脉冲； （2）计数电路，24小时计数电路； （3）校正、清零和保持电路，通过开关控制计数器的使能端、清零端和保持端，实现快速校分、清零和保持； （4）译码显示电路，24小时计数，使信号能在数码管上显示，以方便观察和操作； （5）蜂鸣电路，将24小时计数信号通过分析、比较得出整点报时信号，然后送至蜂鸣器使之鸣叫。 以下分别对这5个设计模块进行详细说明。 3.子模块设计原理 3.1 脉冲发生电路 实验箱提供的是频率为48MHz的脉冲，而我们的计时和蜂鸣电路需要1Hz、500Hz、1KHz的脉冲信号，因此需要48分频、1000分频和2分频电路。分频电路是由模计数器构成，如下图所示为由74160组成的模48计数器（由模3和模16计数器级联组成），同理设计模1000计数器，如以下图所示。 图2：模3计数器 图3：模16计数器 图4：模1000计数器 图5：模2计数器 将一个48分频器和两个1000分频器级联成为48M分频器，即能输出1Hz脉冲。如图6所示。 图6：1hz脉冲发生电路 产生500Hz的脉冲信号需要将1000Hz脉冲信号进行2分频。2分频电路直接由D触发器构成，见图4中的DDF。 图7：500hz脉冲发生电路 3.2时、分、秒计数电路 计数电路由24小时计数构成。 24小时计数电路：需要一个模24计数器实现小时计数，两个模60计数器实现分和秒的计数，三个计数器构成进位关系，即秒计数器为分计数器提供计数脉冲信号，分计数器为时计数器提供脉冲信号。为了便于与译码显示电路连接，我们选择6个74160十进制计数器分别做秒、分、时的个位和十位，通过秒计数、分计数、小时计数三部分级联组成，如以下图所示。 图8：24小时计数器秒计数部分 图9：24小时计数器分计数部分 图10：24小时计数器小时计数部分 3.3 校分、保持和清零电路 (1)设计原理 校分和校时电路是通过开关（K3、K4）控制分计数器和时计数器的使能端，使之在时钟脉冲下快速校正。在校正的同时我们要考虑到分钟和小时单独进位，因此需要与进位反馈端相连,如以下图所示。 保持功能可用一开关(K1)控制所有秒、分、时的使能端，即用一个开关连接ENP、ENT端。当需要保持时只需将开关打到低电平即可。如以下图所示。 清零功能可用一开关(K2)与计数器的进位反馈信号一起送到它的清零端 ，即K3为高电平时正常进位回零，当K2为高电平时即实现清零。如以下图所示。 （2）开关作用 K1是系统的使能开关（K1=0正常工作，K1=1时钟保持不变； K2是系统的清零开关（K2=0正常工作，K2=1时钟的分、秒全清零； K3是系统的校分开关（K3=0正常工作，K3=1时可以快速校分； K4是系统的校时开关（K4=0正常工作，K4=1时可以快速校分。 图11：加入校分、保持、清零功能的24小时计数器秒计数部分 图12： 加入校分、保持、清零功能的24小时计数器分计数部分 图13：加入校分、保持、清零功能的24小时计数器计小时计数部分 图14： 校分、保持和清零总电路 3.4 译码显示电路 要求实现动态显示，即用一个译码器驱动六个数码管显示。用74160设计一个模6计数器，时钟信号频率为500Hz，计数器输出接24选4数据选择器的输入，即每来一个脉冲信号，就将时分秒中的一位送至7447显示译码器译码，同时3线－8线译码器输出接六个数码管，每个脉冲选中一个对应的数码管显示。实际六个数码管是轮流显示的，但是由于频率很高（500Hz），人眼的滞留特性使得感觉它们是同时亮着的。 动显电路如图15所示。 图15： 动态显示电路 3.5 蜂鸣电路 蜂鸣电路包含数字钟的整点报时。 对于数字钟的整点报时，本实验要求在59分53秒、59分55秒、59分57秒发三声低音，频率为500Hz,,在59分59秒发一声高音,频率为1KHz。各时刻各位对应的二进制码如下： 时间 分十位 分个位 秒十位 秒个位 59分53秒 0101 1001 0101 0011 59分55秒 0101 1001 0101 0101 59分57秒 0101 1001 0101 0111 59分59秒 0101 1001 0101 1001 通过化简计算，借助门电路并与频率相与得蜂鸣功能。 电路图如图16所示。 图16： 整点报时电路 3.6 总电路图 图17:总电路图 4.波形仿真 对分频器和24小时计数器进行波形仿真，结果如图18、19、20所示。 图18： 48分频仿真波形 图19： 1000分频仿真波形 由上述波形可以看出，分频器的输出波形的周期分别是输入时钟的48倍和1000倍。24小时计数器的仿真波形如图20所示。 图20： 24小时计数器仿真波形 由上述波形可以看出，当24小时计数器到达23:59:59后，在下一个脉冲的作用下自动清零，回到00：00：00。 5.编程下载 波形仿真正确无误后，就可以下载到芯片上，进行硬件实施。首先打开实验箱电源开关。在下载之前，必须先对每个管脚进行分配。选择“Assignments﹣Pins”，打开“Pin Planner”对话框。分配芯片相应的管脚对应电路的各模块的输入输出管脚，每个管脚都配置完成后，点击Save保存配置并关闭窗口。 选择“Assignments-Device”,打开“Device and pin Options”对话框，选择“Unused Pins”标签，将没有用到的管脚设置为高阻态。再次确认实验所用芯片是否为EP1C12Q240C8,此时即可点击主编辑页面的下载按钮，当出现下载界面后，选中“Hardware Setep”，在下拉菜单中选择ByteBlaster[LPT1]，再次回到下载界面，点击“Start”按钮，开始从实验箱下载。 本实验用的是QuartusII软件和SmartSOPC实验箱，选用Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片，并配置相应的管脚。下载线与PC机相连，各模块下载后，可以通过实验板上的数码管看到数字钟的运行情况，通过改变相应开关的状态，可以让数字钟实现本实验所设计的功能。经检验，满足设计要求。 6.实验总结 6.1遇到的问题及解决问题的方法 在这次的数字钟设计过程中碰到的问题还是很多的，但是最终在老师、同学及自己的思考下最终都顺利解决了。最终在完成基本功能的基础上，增加了整点报时一个附加功能。 （1）24小时计时电路：开始采用异步清零会有冒险所以改成了同步置数。开始发现计数的时候当分计数到59分的时候秒就和小时同步计数，经检查发现是在小时的模块上只连接了分进位没有连接秒进位进行控制。 报时电路：在连电路的时候不小心将该连到1000hz频率信号的接线接到1hz频率信号上，以至于蜂鸣器到59分59秒时没有鸣叫，检查了好久才发现，所以连电路的时候马虎不得，不然费工费时。 6.2收获与感受 通过本次实验，我熟悉了电子设计的基本步骤：先设计顶层功能模块框图，再依次设计各个部分的原理电路图并进行功能仿真，最后将各个部分组织到一起，仿真验证后下载到实验箱上观察结果，若出现问题再对具体功能模块进行审查。 在几天的设计实验中对相关软件的操作和逻辑电路的设计有了一个大致的印象，相关知识基本上也都能够掌握了。这次实验给我们提供了一次很好的理论与实践相结合的锻炼机会，同时通过软件进行连接电路图然后模拟仿真比传统的实验提高了我们的效率，实验的过程中一直盯着电脑绘制电路图，然后模拟仿真，有问题又要耐下心不断的的检查，过程比较磨炼人的意志。当看到自己的电路达到了基本功能和听到蜂鸣器的报时时，有一种如释重负的轻松和成功的喜悦，虽然过程有些辛苦，但也确实学到了很多东西。 通过这次设计实验锻炼了我的自主学习能力和实验能力，我对数字逻辑电路设计有了更深的理解，进一步的掌握了数字逻辑电路的相关知识，并逐步形成独立思考、团结协作、自主开发的专业科研素养，为以后进一步发展奠定了基础；通过与组员的配合，在讨论研究的过程中，我们互相学习，取长补短，增强了我的团队协作能力。 6.3期望及要求 这次做实验比较遗憾的就是最终还是没能设置闹钟编出一段音乐出来，可以说是自己的创新能力还是不够。还有我想为了更好加深对理论知识的理解，像这样的实验与之前学过的课程相关联的设计实验能够在学习理论课的基础上不要间隔太久进行，像这次，数字逻辑电路这门课是一年前学的，间隔时间偏长。 结束语 数字钟的硬件设计成为数字电子技术课程设计传统的课题之一，其生命力就在于知识的综合化。这样的设计课题虽小却是一个完整的系统，知识覆盖面广，开拓了学生的视野，综合能力要求高，调动了学生的积极性。既拓展了理论所学，又强化了实践技能。就本人而言，通过维持一周的数字钟设计，真正地感受到了数字电路的魅力所在，这样的实践课程在未来也必将扮演着重要的角色。 致谢 感谢姜萍、谭雪琴老师的悉心指导！ 参考文献 [1]蒋立平等著. 数字电路 兵器工业出版社2001. [2]南京理工大学电子技术中心.EDA设计实验指导书.2008.