基于FPGA数字时钟设计

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1、.基于FPGA的数字时钟设计目录摘要1Abstract2第一章绪论11.1.选题意义与研究现状11.2.国内外研究及趋势11.3.论文结构2第二章编程软件及语言介绍32.1QuartersII编程环境介绍32.1.1菜单栏32.1.2工具栏82.1.3功能仿真流程92.2VerilogHDL语言介102.2.1什么是verilogHDL语言102.2.2主要功能11第三章数字化时钟系统硬件设计133.1系统核心板电路分析133.2系统主板电路分析153.2.1时钟模块电路153.2.2显示电路153.2.3键盘控制电路173.2.4蜂鸣电路设计17第四章数

2、字化时钟系统软件设计184.1整体方案介绍184.1.1整体设计描述18..4.1.2整体信号定义194.1.3模块框图204.2分频模块实现204.2.1分频模块描述204.2.2分频模块设计204.2.3分频模块仿真214.3计时模块实现214.3.1计时模块描述与实现214.3.2计时模块仿真234.4按键处理模块实现234.4.1按键处理模块描述234.4.2按键去抖处理模块设计244.4.3按键模块去抖仿真244.5闹钟模块实现254.5.1闹钟模块设计254.5.2闹钟设定模块仿真254.6蜂鸣器模块实现254.6.1蜂鸣器模块描述254.6.

3、2蜂鸣器模块实现264.6.3蜂鸣器模块仿真274.7显示模块实现274.7.1显示模块描述274.7.2显示模块实现274.7.3显示模块仿真29第五章系统调试及运行结果分析305.1硬件调试305.2软件调试315.3调试过程及结果315.4调试注意事项33..第六章总结和展望345.5总结345.6展望34参考文献35致谢36附录37第一章..第一章绪论1.1.选题意义与研究现状在这个时间就是金钱的年代里，数字电子钟已成为人们生活中的必需品。目前应用的数字钟不仅可以实现对年、月、日、时、分、秒的数字显示，还能实现对电子钟所在地点的温度显示和智能闹钟功

4、能，广泛应用于车站、医院、机场、码头、厕所等公共场所的时间显示。随着现场可编程门阵列(fieldprogram-mablegatearray，FPGA)的出现，电子系统向集成化、大规模和高速度等方向发展的趋势更加明显，作为可编程的集成度较高的ASIC，可在芯片级实现任意数字逻辑电路，从而可以简化硬件电路，提高系统工作速度，缩短产品研发周期。故利用FPGA这一新的技术手段来研究电子钟有重要的现实意义。设计采用FPGA现场可编程技术，运用自顶向下的设计思想设计电子钟。避免了硬件电路的焊接与调试，而且由于FPGA的I/O端口丰富，内部逻辑可随意更改，使得数字电子

5、钟的实现较为方便。本课题使用CycloneEP1C6Q240的FPGA器件，完成实现一个可以计时的数字时钟。该系统具有显示时、分、秒，智能闹钟，按键实现校准时钟，整点报时等功能。满足人们得到精确时间以及时间提醒的需求，方便人们生活。1.2.国内外研究及趋势随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，对时间的要求越来越高，精准数字计时的消费需求也是越来越多。二十一世纪的今天，最具代表性的计时产品就是电子时钟，它是近代世界钟表业界的第三次革命。第一次是摆和摆轮游丝的发明，相对稳定的机械振荡频率源使钟表的走时差从分级缩小到秒级，代表性的产品就是带有摆或摆轮游丝的机械

6、钟或表。第二次革命是石英晶体振荡器的应用，发明了走时精度更高的石英电子钟表，使钟表的走时月差从分级缩小到秒级。第三次革命就是单片机数码计时技术的应用，使计时产品的走时日差从分级缩小到1/600万秒，从原有传统指针计时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示方式，直观明了，并增加了全自动日期、星期的显示功能，它更符合消费者的生活需求！因此，电子时钟的出现带来了钟表计时业界跨跃性的进步。..我国生产的电子时钟有很多种，总体上来说以研究多功能电子时钟为主，使电子时钟除了原有的显示时间基本功能外，还具有闹铃，报警等功能。商家生产的电子时钟更从质量，价格，实用上考

7、虑，不断的改进电子时钟的设计，使其更加的具有市场。1.1.论文结构第一章详细论述了近些年来，数字化时钟系统研究领域的动态及整个数字化时钟系统的发展状况，同时分析了所面临的问题与解决方案，从而提出了本论文的研究任务。第二章从研究任务着手，选择符合设计要求的常用芯片及其它元器件，详细论述了各接口电路的设计与连接，以模块化的形式，整合数字化时钟硬件的设计从小到大，从局部到整体，循序渐进，最终实现一个功能齐全的数字化时钟系统。第三章根据系统设计要求，着手对数字化时钟系统软件进行功能的实现，将各功能模块有机结合，实现时钟走时，实现闹铃、整点报时附加功能。第四章按照设

8、计思路，在联机调试过程中，对时钟系统的不足和缺点进行分析，将调试过