EDA时钟设计资料.doc
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1、 课 程 设 计 任 务 书(2012 2013 第三学期)设 计 题 目: EDA与数字系统课程设计 学 院 名 称: 电气与自动化工程学院 专 业(班 级): 姓 名(学 号): 起 讫 日 期: 指 导 教 师: 系(教研室)负责人: 下发任务书日期 2013 年 7月 1日多功能数字钟设计摘要:利用MAX+PLUS II软件采用模块化设计方法设计一个数字钟。通过原理图输入进行设计,取代VHDL语言设计。软件仿真调试成功后编译下载至可编程实验系统SmartSOPC中进行硬件测试。实现并充分领略硬件设计软件化的精髓。关键字:软件; 数字钟; 模块化; VHDL; MAX+PLUS II;A
2、bstract:Using the MAX+PLUS II software design a digital bell with the blocking method.The design takes theory drawing instead of VHDL language.After emluating and debuging successfully,translate and edit the code.Then,download the result to the programmable SmartSOPC system and test it in hardware.R
3、ealizing the soul of designing hardware by software.Keywords:software; digital bell; blocking method; VHDL; MAX+PLUS II;目 录一、练习实验3二、设计内容介绍7三、设计要求7四、方案论证(整体电路设计原理)9五、外围子模块路11 5.1 显示电路115.2清零电路125.3校分电路125.4 校时电路125.5整点报时电路135.6闹钟定时电路 135.7闹钟报时电路 13 5.8 闹钟关闭原理电路13 5.9电路总图 14六、实验中遇到问题及解决方法14七、实验心得15八、参
4、考文献15九、合肥工业大学课程设计任务书16十、课程设计审阅/答辩成绩评定书17实验一、使用与门电路实验二、3-8译码器实验三、用74161实现十进制加法计数器实验四、六十进制加法计数器实验五、例1-4-1设计一个电路,使八个数码管依次显示0、1、2、3、4、E、F。实验六、1-4-2设计一个电路。使两个数码管显示112的十二进制计数,两个数码管显示059的六十进制计数。二、设计内容 设计一个多功能数字钟,可以完成00:00:00到23:59:59的计时功能,并在控制电路的作用下具有清零、快速校时、快速校分、整点报时等功能。我们设计的电路在具有基本功能的基础上,增加了下列功能:整点报时、闹钟设
5、置、闹钟音响。三、 设计要求3.0 基本要求1、能进行正常的时、分、秒计时功能;2、分别由六个数码管显示时分秒的计时;3、K1是系统的校分开关(K1=0正常工作,K1=1时可以快速校分);4、K2是系统的校时开关(K2=0正常工作,K2=1时可以快速校时);5、K3是系统的时钟与定时的切换开关(K1=0时钟正常工作,K1=1定时);6、K4是系统的小时定时开关(K4=0不定时,K4=1对小时定时);7、K5是系统的分钟定时开关(K5=0不定时,K5=1对分钟定时);8、K6是系统的控制闹铃开关(K6=0不定闹钟,K6=1定闹钟);9、K9K10是系统的3-8译码开关(正常工作时K9=K10=0
6、);10、RESET是系统的清零开关(RESET=0 系统对时、分快速清零,RESET= 1系统正常工作);11、CLKD是系统扫描频率;12、CLK1是系统计数频率;3.1 提高部分要求1、使时钟具有整点报时功能(当时钟计到5959”时开始报时,时报时频率为1KHz);2、闹表设定功能; 整体电路设计原理切换电路闹钟开关电路计时电路显示器译码电路闹钟报时电路校时电路清零电路闹钟定时电路校分电路整点报时电路数字时钟是常见的一种计数装置,数字时钟以1Hz的频率工作。该设计完成数字时钟运行和显示为产生秒位,设计一个模60计数器,对1HZ的脉冲进行秒计数,产生秒位;为产生分位,通过秒位的进位产生分计
7、数脉冲,分位也由模60计数器构成;为产生时位,用一个模24计数器对分位的进位脉冲进行计数。整个数字计时器的计数部分共包括六位:时十位、时个位、分十位、分个位、秒十位和秒个位。显示功能是通过数选器、译码器、码转换器和7段显示管实现的。因为实验中只用一个译码显示单元,7个7段码(4个用于显示时分),所以通过2片4选一74153和一个7448显示译码器配合,根据计数器的信号进行数码管的动态显示。显示功能是通过数选器、译码器、码转换器和7段显示管实现的。因为实验中只用一个译码显示单元,7个7段码(4个用于显示时分),所以通过2片4选一74153和一个7448显示译码器配合,根据计数器的信号进行数码管的
8、动态显示。校分校时功能由防抖动开关、逻辑门电路实现。其基本原理是通过逻辑门电路控制分计数器的计数脉冲,当校分校时开关断开时,计数脉冲由低位计数器提供;当按下校分校时开通时,既可以手动触发出发式开关给进位脉冲,也可以有恒定的1Hz脉冲提供恒定的进位信号,计数器在此脉冲驱动下可快速计数。为实现可靠调时,采用防抖动开关(由D触发器实现)克服开关接通或断开过程中产生的一串脉冲式振动。整点报时功能可以通过组合逻辑电路实现。当计数器的各位呈现特定的电平时,可以选通特定的与门和或门,将指定的频率信号送入蜂鸣器中,实现在规定的时刻以指定频率发音报时。闹钟设定功能。闹钟只设定时和分,基本模块与正常计时电路里的校
9、时校分电路相同。本实验中为节省按键,闹钟时间调节键复用正常调时的校时校分开关,为使设定闹铃与正常计时中调节时间按键互不影响,额外用一个闹钟使能键,按下该键后进入闹钟设定界面,此时校时校分开关用于调节闹钟时间,对正常计时没有影响,且此时7段显示码显示的是闹钟时间;恢复使能键后校分校时键用于对数字钟进行时间调节,对设定的闹钟时间没有影响。闹钟报时功能。在计时电路走到设定的时间时闹铃报时功能会被启动,通过与音乐产生电路进行逻辑组合,使得在达到闹铃时,发出音乐声。闹铃关闭功能。考虑到实际情况,希望闹铃声可以被关闭,同时在关闭闹铃键恢复后,闹铃不再响,但是在下一次闹铃时间来临时闹铃可以继续工作。实验中实
10、现此功能的需要一个触发器来实现。四、方案论证(整体电路设计原理)时钟能够产生时间前进是对秒脉冲计数产生形成的,为了形成时分秒,需要对秒进位信号进行计数从而产生分,对分进位信号进行计数产生时信号。秒和分均为60进制,时为24进制,所以需要有模60和模24计数器。计时电路示意如下 1Hz秒个位秒十位分个位分十位时个位时十位模60计数器由两个74160构成,考虑用74160而不用74161的原因是74160为8421BCD方式计数,将计数信号送进7448后可以直接驱动数码管显示,而不像74161还要经过码转换处理。另外,因为显示秒和分时都要显示十位和个位,所以两个计数器构成模60的时候要考虑到分别显
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