EDA实验报告()多功能数字钟(3)

图3-13 模6计数器

由于74160为异步清零，根据图3-13可知，当计数器计数到“BCA”为“110”，即6时，“CLRN”变为低电位，使计数器马上清零，开始下一轮计数。图中所示计数器的输入脉冲为1KHZ。

译码部分：译码电路分两部分，一是显示译码，二是动态译码（轮流选中数码管）。其中显示译码器以24选4数据选择器的4个输出为译码信号。

图3-14 显示译码电路

图3-15 动态译码电路

24选4数据选择器部分：由于没有现成的24选4数据选择器，因此需要进

- 11 -

行组合产生24选4数据选择器，在此，为方便起见，选用4个8选1数据选择器74151，每个74151只使用“D0～D5”6个数据输入引脚。它们以上述模6计数器的输出为输入脉冲，因此它们将同时选中“D0”，并依次循环选中“D0”、“D1”、“D2”、“D3”、“D4”“D5”，送到输出端输出。根据上述数据选择器的特点，为了实现动态显示，可以将秒的个位的4个输出分别送到4数据选择器的“D0”, 将秒的十位的4个输出分别送到个4数据选择器的“D1”, 将分的个位的4个输出分别送到4个数据选择器的“D2”, 将分的十位的4个输出分别送到4个数据选择器的“D3”,??依次类推。将4个74151的输出送至7447译码显示，这样就实现了动态显示的功能。

3．6、报时电路

根据实验要求，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（低鸣报时）, 59’59”时报时频率为1KHz（高鸣报时）。蜂鸣器的总体控制电路如图3-16所示，一旦有相应的控制信号输入，则蜂鸣器就会开始鸣叫。

图3-16 蜂鸣器的总体控制电路

由以上的，报时电路的设计主要在于500HZ控制信号与1KHZ控制信号的获得，这可以通过简单的逻辑门电路的组合来实现，具体设计方法如下。 首先设计获得低鸣报时电路的控制信号。由于时钟在59’53”, 59’55”,59’57” 时报时，可知，当计分计数器为59分，计秒计数器在53、55、57时将产生控制信号。当达到59分时，计分计数器输出为：十位D11 C11 B11 A11=0101，个位D10 C10 B10 A10=1001。因此得59分的信号产生电路如图3-17所示。

图3-17 59分信号产生电路

- 12 -

而计秒计数器要在53秒、55秒、57秒均产生信号，因此对于其个位，可列表如下：（设个位为DCBA） BA 00 01 11 10 DC 00 01 11 10 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 由表得3、5、7的控制信号为S?DCA?DBA。由于个位最高计数到9，即1001，得S可简化为S?CA?BA。因此的53秒、55秒、57秒信号产生电路如

图3-18所示。

图3-18 53～57秒信号产生电路

59秒的信号产生电路与59分信号产生电路相似，如图3-19所示。

图3-19 59秒信号产生电路

- 13 -

通过以上的分析与设计，我们得到了59分，59秒，53～57秒的信号，利用这些信号即可用来获得500HZ控制信号与1KHZ控制信号，最终得到蜂鸣器的控制电路如图3-20所示。

图3-20 蜂鸣器的控制电路

3．7、闹铃电路（功能拓展）

闹铃功能是指，人为任意设定一个闹铃时间，包括时、分，当计时器计时到该设定时间时，蜂鸣器工作，闹铃时间到。由此可见，闹铃电路的设计包括闹铃的设定电路、闹铃的显示电路、闹铃时间与计时时间的比较电路以及蜂鸣器工作（闹铃）电路。

3.7.1、闹铃时间的设定电路

为了能实现之后的闹铃时间与计时时间的比较，需要对设定的闹铃时间进行保存，因此可以再使用一个模24计数器和一个模60计数器分别作为时与分，并利用它们的保持功能进行闹铃时间的设定与保存。具体电路实现见图3-21。

图3-21闹铃时间的设定电路

- 14 -

3.7.2、闹铃的显示电路

为了设定闹铃，就需要显示闹铃时间，而限于数码管数目，需要一个开关来控制数码管显示的是闹铃时间还是计时时间。该显示切换开关功能就是在闹铃时间与计时时间之间做选择，可通过下面的电路实现（图3-22）。

图3-22 一位闹铃时间与一位计时时间之间的切换示意图 该电路实质上就是一个2选1数据选择器。

在进入24选4数据选择器之前，对闹铃时间于计时时间的相对应的每一位都作如上的处理，就可以在显示时对闹铃时间与计时时间进行切换。

3.7.3、闹铃时间与计时时间的比较电路

如果要判断是否到达闹铃时间，就需要对闹铃时间的每一位和对应的计时时间的每一位进行比较，并且只有在所有的位都对应相等时，才算作闹铃时间到，开始闹铃。由此可知，需要比较的位总共有16对，如果选用7485比较器，则需

要4个该比较器。具体设计电路如图3-23所示。

图3-23闹铃时间与计时时间的比较电路

3.7.4、蜂鸣器工作（闹铃）电路

如果以500HZ驱动下的蜂鸣器作为闹铃，则可以对上面报时电路中的500HZ控制信号作适当改动即可，如将原有的500HZ控制信号与闹铃信号经过一个2输入的或门，以其输出作为新的500HZ控制信号。

4、编译与仿真

在设计过程中对个子模块分别进行编译与仿真，确保设计无误，尤其是脉冲发生电路和计时电路。

- 15 -

5、下载

经过编译与仿真没有错误之后，则可将程序下载至FPGA芯片，但在此之前要先进行管脚分配。根据教材分配好管脚之后，即可将程序下载到FPGA芯片上，进行运行。

二、结论

通过将程序下载运行，最终确定程序没有错误。

三、实验中的问题与感想

问题：在整个实验中，我遇到两个问题，一是计数器不能正确计数，当两片74160级联后，若后一片以前一片的进位为脉冲信号，后一片计数器总是在前一片计数器计数到8时就已经计数了。通过分析，这是由于74160计数器，一旦计数到9就马上产生一个进位信号，进位引脚电平由低电平变成高电平，而它又是以上升沿触发的计数器，因此后一片计数器马上就计数了。为了解决这一问题，我在前一片计数器的进位进入后一片计数器之前先经过一个D触发器，使得在前一片计数器从9变作0时后一片计数器才计数一次，这样就避免了上述问题。 遇到的第二个问题是开关的抖动问题。实验开始我并没有使用D触发器来组成消颤开关，这样在运行程序时，每每切换保持开关，使继续开始计数时，电路总是不能正常连续计数，而是跳变到一个不确定的数字开始计数。在采用了D触发器组成的消颤开关之后，该问题得到了解决。

感想：通过整个实验的学习，我认识到了独立思考的重要性。记得在做实验的第一天，为了设计一个模48计数器，我花了整整一天的时间也没能完成，原因在于对计数器芯片74160的不了解，以上来就动手做，这使得我带有一种盲目性，以至于遇到了上述第一个问题，后来通过看书，了解到74160为同步计数，异步清零，这才顺利设计出了模48计数器。

参考文献：

【1】 《数字逻辑电路与系统设计》，蒋立平 主编，姜平 谭雪琴 花汉兵 编，电子工业出版社

【2】 《EDA实验指导书》，南京理工大学，电子技术中心

- 16 -

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库EDA实验报告()多功能数字钟(3)在线全文阅读。