基于QuartusII的多功能数字钟设计.doc

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1、EDA技术与VHDL课程大作业学号：姓名：多用途数字时钟设计摘要：应用QuartusII9.0软件采用模块化设计方法设计一数字时钟，用原理图输入进行设计，使之具有清零、整点报时、闹钟设置、彩铃和星期显示调节等功能。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。关键词：译码器脉振QuartusII清零计数器蜂鸣器锁存目录一设计内容简介…………………………………………………………………1二设计要求………………………………………………………………………1三方案论证（整体电路设计原理）…………………………………

2、……………1四子模块设计原理4.0脉冲产生电路……………………………………………………………44.1计时电路…………………………………………………………………74.2显示电路………………………………………………………………114.3保持电路………………………………………………………………134.4清零电路………………………………………………………………134.5校分电路………………………………………………………………144.6校时电路………………………………………………………………144.7整点报时电路………………………………………

3、…………………144.8闹钟设定电路…………………………………………………………164.9音乐产生电路…………………………………………………………174.10闹钟报时电路………………………………………………………224.11闹铃关闭电路………………………………………………………234.12星期调整电路………………………………………………………244.13电路总图……………………………………………………………26五实验中遇到问题及解决法……………………………………………………27六结论…………………………………………………………………

4、…………28七参考文献………………………………………………………………………28一、一、设计内容简介设计一数字时钟，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保持、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、闹钟设置、彩铃和星期显示调节功能。二、设计要求2.0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是系统的使能开关（K1=0正常工作，K1=1时钟保持不变）；4、K2是系统的清零开关（K2

5、=0正常工作，K2=1时钟的分、秒全清零）；5、K3是系统的校分开关（K3=0正常工作，K3=1时可以快速校分）；6、K4是系统的校时开关（K4=0正常工作，K4=1时可以快速校时）；2.1提高部分要求1、使时钟具有整点报时功能（当时钟计到59’53”时开始报时，在59’53”,59’55”,59’57”时报时频率为512Hz，59’59”时报时频率为1KHz）；2、闹表设定功能；三、方案论证本实验在实现实验基本功能的基础上，加入了整点报时、闹钟设置、彩铃和星期显示调节功能。图1为实验功能方框图：图1实验方框图数字计时器基本功能是计

6、时，因此首先需要获得具有精确振荡时间的脉振信号，以此作为计时电路的时序基础，实验中可以使用的振荡频率源为48MHZ，通过分频获得所需脉冲频率（1Hz,1KHz,2KHz）。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、，7个7段码（6个用于显示时分秒，一个显示星期），所以通过4个7选一MUX和一个3-8译码器配合，根据计数器的信号进行数码管的动态显示。清零功能是通过控制计数器清零端的电平高低来实现的。只需使清零开关按下时各计数器的清零端均可靠接入有效电平（本实验中是低电平），而清零开关断开时各清零端均接入无效电平即可。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

8、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。保持功能是通过逻辑门控制秒计数器输入端的1Hz脉冲实现的。正常情况下，开关不影响脉冲输入即秒正常计