EDA实验报告()多功能数字钟

EDA

——多功能数字钟学号： 姓名： 院系： 指导老师： 时间：

实验报告（Ⅱ）

摘要：数字钟在人们的日常生活中普遍使用，并且 具有许多的计时以外的功

能，比如整点报时功能、闹铃功能、秒表功能、万年历功能等。本实验通过使用Quartus Ⅱ7.1这一软件，设计了一个多功能的数字时钟，除拥有基本的计时、整点报时功能、保持功能、清零功能、校分校时功能外，还具有闹铃功能。

在该实验的过程中遇到了计数器进位异常、开关抖动等问题，并在实验中得到了解决。

关键字：数字钟 消颤开关

动态显示 SmartSOPC

Abstract: Digital clock in people's daily lives is frequently used,and has many

functions.Besides timekeeping, it has many other functions ,such as giving the correct time when at integral points, alarm function, stopwatch function, calendar function and so on. In this study, by using the software called Quartus Ⅱ 7.1,we designed a multi-function digital clock. In addition to a basic functions like timekeeping, giving the correct time when at integral points, hold function, clear function, adjust the minute and the hour, but also has an alarm function .

During the experiment I met some questions like unusual carry bit of the counter, shaking of the switch and so on ,but all were solved in the at last of the experiment.

Keywords:

display

digital clock dispelling of shaking of the switches dynamic

SmartSOPC

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目录

摘要??????????????????????????????2 一、正文 ???????????????????????????4 1、设计要求说明 ????????????????????????4 1.1实验名称 ??????????????????????????4 1.2实验内容 ??????????????????????????4 1.3题目简介 ??????????????????????????4 1.4设计基本要求 ????????????????????????4 1.5设计提高部分要求 ??????????????????????4 2、方案论证 ??????????????????????????4 2．1、计时器基本功能整体框图??????????????????4 2．2、整体电路的工作原理????????????????????5 3、各子模块设计原理 ??????????????????????5 3．1、脉冲发生电路???????????????????????5 3．2、计时电路?????????????????????????7 3．3、校分校时电路???????????????????????8 3．4、清零电路与保持电路????????????????????9 3．5、译码显示电路???????????????????????10 3．6、报时电路?????????????????????????12 3．7、闹铃电路（功能拓展）???????????????????14 3.7.1、闹铃时间的设定电路 ???????????????????14 3.7.2、闹铃的显示电路 ?????????????????????15 3.7.3、闹铃时间与计时时间的比较电路 ??????????????15 3.7.4、蜂鸣器工作（闹铃）电路 ?????????????????15 4、编译与仿真 ?????????????????????????15 5、下载 ????????????????????????????16 二、结论????????????????????????????16 三、实验中的问题与感想?????????????????????16 参考文献????????????????????????????16

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一、 正文：

1、设计要求说明

1．1、实验名称：多功能数字钟设计

1．2、实验内容：利用QuartusII软件设计一个数字钟，并下载到SmartSOPC实验系统中。

1．3、题目简介：设计一个数字计时器，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。

1．4、设计基本要求： （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=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）； （7）、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, ）；

1．5、 设计提高部分要求： （1）、闹表设定功能； （2）、自己添加其他功能；

2、方案论证

2．1、计时器基本功能整体框图：

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2．2、整体电路的工作原理

根据上述的计时器整体框图，可见电路的中心在于计时电路的设计。由于题目要求完成00:00:00到23:59:59的计时功能，所以对于计时电路，我们需要3个计数模块，一个模24和两个模60，分别作为时钟和分钟以及秒钟。

脉冲发生电路是电路中所有脉冲的来源，题目要求（基本要求）具有计时功能，因此需要1HZ的频率；而对于整点报时功能，就需要1KHZ和512HZ的频率。综上所述，我们至少需要产生1HZ、1KHZ和512HZ三个频率。实验中提供了48MHZ的频率，可以通过分频来产生我们需要的频率。

校分、校时及清零电路的实现相对比较简单。对于校分、校时功能，可以单独给计分和计时计数器提供1HZ或者2HZ的脉冲来实现；对于清零功能，可以利用计数芯片本身的清零功能实现。

报时电路，是希望当计数器计数到某些时刻时，给蜂鸣器施以一定高脉冲使其发声，这可以通过门电路来实现。

本实验要求利用动态显示的方法来显示时、分、秒。实验中时、分、秒都是两位数字，因此需要六个数码管来分别显示各自的十位与个位。由于是动态显示，每个数码管都与同一个7447相连，因此需要一个24选4的数据选择器来轮流选中六个数字以及一个模6的计数器来轮流选中六个数码管，数据选择器与模6计数器应该相配合，它们的频率应一致，且要比较高。

3、各子模块设计原理

3．1、脉冲发生电路

实验台只提供48MHZ的矩形脉冲，而由以上的分析可知，实验中需用到1HZ、2HZ、512HZ和1KHZ的频率，所以我们需要对已有的48MHZ进行分频。在此，先使用一个模24分频器将48MHZ分频为2MHZ，然后通过两个模1000分频器分频得到2KHZ和2HZ，最后使用三个模2分频器，分别将2KHZ分频为1KHZ和500HZ、将2HZ分频得到1HZ，如图3-1所示。为简单起见，以500HZ代替512HZ。

图3-1 脉冲分频原理图

在设计模24分频器和模1K分频器时，我使用了74160BCD码十进制计数器芯片，它具有计数、清零、置数和禁止计数的4种功能，其逻辑符号如右图所示。由于是异步清零，因此设计时，对于模24计数器，当其计数到24时使计数器清零，从新计数；对于模1K分频器，当其计数到1000时使计数器清零，从新计数。因为在计时电路中设计了模24计数器，其具体设计见“计时电路”部分。作为分频器使用时，以模24计数器A1引脚为输出，这样就起到了24分频的作用。模1K

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