EDA課程數(shù)字鐘設計報告.doc

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1、一、設計任務設計一臺能顯示時、分、秒的數(shù)字鐘。具體要求如下：（1）由實驗箱上的時鐘信號經分頻產生秒脈沖；（2）計時計數(shù)器用24進制計時電路；（3）可手動校時，能分別進行時、分的校正；（4）整點報時；選做：可設置鬧時功能，當計時計到預定時間時，揚聲器發(fā)出鬧鈴信號，鬧鈴時間為4s，并可提前終止鬧鈴。二、試驗目的（1）掌握時十進制、六進制和二十四進制計數(shù)器的設計方法。（2）掌握多位計數(shù)器相連的設計方法。（3）掌握多位共陰極掃描顯示數(shù)碼管的驅動及編碼。三、總體設計方案本數(shù)字系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字鐘的基本的計時功能，輸入8Hz的時鐘，通過分頻產生1Hz的時鐘信號，采用24/12小

2、時制計時，能顯示時、分、秒。本系統(tǒng)還具有校正功能，可以進行時分的校時，當計時器運行到59分59秒開始報時，另外還可以設定鬧鐘，當按下鬧鈴開關時，可在規(guī)定時間鬧鈴，當開關復位時，鬧鈴停止。本數(shù)字鐘實際上是一個對頻率(1Hz)進行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標準時間一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時分頻后的1Hz時間信號必須做到準確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構成數(shù)字鐘。數(shù)字鐘的基本組成本數(shù)字鐘的實現(xiàn)可分為以下幾個模塊：(1)秒計數(shù)模塊：秒計數(shù)，在頻率為1Hz的時鐘下以60次為循環(huán)計數(shù)，并產生進位信號影響分計數(shù)；?(2)分計數(shù)模塊：分計數(shù)

3、，在秒進位信號為高電平時，計數(shù)一次，同樣以60次為一個循環(huán)計數(shù)，同時產生分進位信號影響時計數(shù)；(3)?時計數(shù)模塊：時計數(shù)，在分進位信號為高電平時，計數(shù)一次，以24/12次為一個循環(huán)計數(shù)；(4)頻率產生模塊：產生8Hz的計數(shù)頻率，通過分頻得到1Hz頻率；(5)?時間顯示模塊：數(shù)碼管通過動態(tài)顯示，同時進行一定頻率的掃描顯示時，分，秒。(6)?時間設置模塊：設置調試使能端，可以調時，分，秒?；竟δ苁窃谑鼓芏藶楦唠娖綍r，可以使時和、分和秒循環(huán)計數(shù)；(7)?整點報時模塊：在秒計數(shù)到50秒時，同時分計數(shù)到59分開始，蜂鳴器產生四個時鐘周期的鳴叫，到整

4、點是產生兩個時鐘周期的鳴叫。(8)?鬧鐘模塊：在設定鬧鐘鬧鈴時間后，當鬧鐘使能端有效時，可在鬧鈴時間鬧鈴，通過人工撥0后停鬧。一個基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時”，“分”，“秒”計數(shù)器和定時器組成。干電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時”，“分”，“秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、電路組成。分頻器電路：通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到1Hz的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出信號進行分頻。通常實現(xiàn)分頻器的電路是計數(shù)器電路，當計數(shù)滿時則產生相應的跳變，從而得到想要的的分頻后頻率。時間計數(shù)單元：時間計數(shù)單元有時計數(shù)、分計數(shù)和秒計數(shù)等幾個部分。時計數(shù)單元一

5、般為12進制計數(shù)器或24進制計數(shù)器。譯碼驅動及顯示單元：計數(shù)器實現(xiàn)了對時間的累計以8421BCD碼形式輸出，為了將計數(shù)器輸出的8421BCD碼顯示出來。試驗箱上有幾種模式可供選擇，選擇模式5則自帶有顯示譯碼器，代碼中就可以直接送四位bcd碼給相應端口就行。校時電源電路：當重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差時都需要對時間進行校正。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數(shù)通路，然后再進行人工出觸發(fā)計數(shù)將高電平信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，相應的時分秒數(shù)值隨著時鐘脈沖信號跳變，校正好后，再按下使能鍵變?yōu)榈碗娖?，轉入正常計時狀態(tài)。整點報時電路：一般時鐘都應具備整點報時

6、電路功能，即在時間出現(xiàn)整點時，數(shù)字鐘會自動報時，以示提醒。其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波，較復雜的也可以是實時語音提示。本設計的總體設計原理結構框圖如下：校時電路秒計數(shù)器分計數(shù)器分譯碼器秒譯碼器分顯示器秒顯示器時譯碼器時計數(shù)器時顯示器報時1HZ振蕩器分頻器圖1數(shù)字鐘的系統(tǒng)框圖該系統(tǒng)由振蕩器、分頻器、“時、分、秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路等組成。石英晶體振蕩器和分頻器產生整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度。“秒計數(shù)器”采用六十進制計數(shù)器，每累計60秒向“分計數(shù)器”進位；“分計數(shù)器”采用六十進制計數(shù)器，每累計60分向“時計

7、數(shù)器”進位；“時計數(shù)器”采用二十四進制計數(shù)器，按照“24翻1”規(guī)律計數(shù)?！皶r、分、秒”計數(shù)器的輸出經譯碼器送顯示器顯示。校時電路用來當計時出現(xiàn)誤差時對“時、分、秒”進行校對調整。整點報時電路是根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產生一脈沖信號，然后去觸發(fā)音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。本程序實現(xiàn)的功能并不復雜，故本課程設計并未采用例化語句，而是將各個模塊的功能整合到一起，采用一個結構體多個進程來實現(xiàn)。四、調試過程程序完成后，首先要做的便是仿真，觀察仿真圖，改變相應的輸入?yún)?shù)值看是否達到所要求的結果。輸入時鐘信號如下：相應的產生仿真圖如下：從圖中可以看出，仿真結果正常，分秒可以正常跳變。

8、其它功能也同樣可以通過更改輸入?yún)?shù)來觀