南京理工大学EDA2实验报告

EDA(二)实验报告第1页共23页南京理工大学EDA(二)实验报告学号：姓名：学院：指导老师：时间:2014年11月30日EDA(二)实验报告第2页共23页摘要：本实验通过使用QuartusⅡ软件，并结合数字逻辑电路的知识设计多功能数字钟，可以实现正常的时、分、秒的计数功能，分别由六个数码管显示计时，可以利用开关实现系统的计时保持、清零和校分、校时、校星期的功能。同时，该电路系统还可以完成在59'53'',59'55'',59'57''低音报时,59'59''高音报时的基本功能。在此基础上，本实验还设计了扩展功能，包括星期计时、校星期以及通过开关与门电路切换到秒表计时的功能。我原本还尝试设计闹钟的功能，但是闹钟的扩展功能还不够完善，目前完成了切换显示部分，但是报时还存在缺陷。在利用QuartusⅡ进行相应的设计、仿真、调试后下载到SmartSOPC实验系统上验证设计的正确性。关键词：QuartusII，数字钟，分频，计时显示，保持清零，校分校时校星期，报时，星期计数，秒表Abstract：ThisexperimentisbasedonQuartusⅡ，withthehelpofknowledgeregardingthedigitallogiccircuitsandsystemdesign,todesignamultifunctionaldigitalclock.Thebasicfunctionofthemultifunctionaldigitalclockisa24-hourtimer,andtheexacttimecanbeshowedbysixledlights.Alsowecanachievethefunctionsliketimekeeping,clearingandtimeandweekadjustingbyusingtheswitches.Beyondthebasicfunction,Iimprovedthemultifunctionaldigitalclockanditcanbeepinlowfrequencyat59'53'',59'55'',59'57''andinhighfrequencyat59'59''.BasedonEDA(二)实验报告第3页共23页thisthebasicdesign,Ialsodesignextrafunctions,includingweektimer,week-timeadustingandthestopwatchwhichcanbeexchangedbyusingtheswitchsandseveralcircuitsoflogicanddoors.AlsoIintendedtodesignthealarmclock.，butunfortunately，theextrafunctionofalarmclockisnotperfect.Currently,Ijusthavefinishedthefunctionscontainingthepartsofexchangeanddisplay.Butthepartofbeepingstillneedsimproved.AllthedesigningandsimulatingworkarebasedonQuartusⅡ.Afteralltheworkfinishedoncomputer,IdownloadedthefinalcircuittoSmartSOPCexperimentsystemtotesttheaccuracyofthedesign.Keywords:QuartusⅡ,digitalclock，reckonbytimeanddisplay，timekeepingandclearing,timeadjusting,chiming,weektimer，stopwatchEDA(二)实验报告第4页共23页目录一、题目简介...................................................................................................................................5二、设计要求...................................................................................................................................5三、方案论证...................................................................................................................................5四、设计原理...................................................................................................................................61脉冲发生器...........................................................................................................................62计数器设计...........................................................................................................................93计时电路、校正电路.........................................................................................................124报时电路.............................................................................................................................155译码显示器.........................................................................................................................16五、附加功能.................................................................................................................................181星期功能.............................................................................................................................182秒表功能.............................................................................................................................183倒计时器.............................................................................................................................184开关复用.............................................................................................................................195切换电路.............................................................................................错误!未定义书签。06选择电路.............................................................................................错误!未定义书签。0六、调试仿真和下载.....................................................................................................................21七、实验感想.................................................................................................................................22八、参考文献.................................................................................................................................23EDA(二)实验报告第5页共23页一、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。我们设计的电路在原有基础上增加了星期显示，校星期，秒表和60秒倒计时器的功能。二、设计要求1、基本电路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）2、提高电路1、秒表2、60秒倒计时器1、Kjxq是校星期开关（Kjxq=0正常工作，Kjxq=1校星期）2、Kmb是秒表切换开关（Kmb=1切换到秒表功能）3、Kdj是倒计时器切换开关（Kdj=1切换到倒计时器功能）三、方案论证多功能数字时钟功能结构：多功能数字计时器是由脉冲发生电路、消颤电路、计时电路、秒表电路、倒计时电路、译码显示电路、报时电路、切换电路、选择电路和控制电路等几部分组成的，控制电路按要求可由校分校时电路、清零电路和保持电路组成。数字计时器的基本功能是计时，首先需要振荡时间的脉冲信号。实验可用的振荡频率为48MHZ，通过分频可获得所需频率（1Hz，2Hz，500Hz，1KHz,1MHZz，其中1MHZ是以后实验所要用到的）。设计一个模60计数器，1HZ的脉冲进行秒计数；分位也是模60计数器，通过秒的进位脉冲产生；时位是模24计数器，通过分进位脉冲产生。显示功能通过译码器，根据计时器的信号进行动态显示。校分校时功能通过逻辑门电路控制，通过控制使能端进行计数校分。为实现其可靠性，采用了防抖动开关。保持功能是通过逻辑门控制秒的使能端，使其暂停计时。整点报时功能是通过组合逻辑门实现，当有设定好的高低电平出现时，选通，将设好频率送入蜂鸣器。星期功能由模7计数器构成，1~6为顺序计时，星期日显示