10EDA课程设计多功能数字时钟报告

EDA（I）课程设计报告名称：多功能数字时钟指导教师：姓名：学号：院系：时间：EDA(I)多功能数字钟1摘要：本文是基于Altera公司出品QuartusII软件以及相应的实验平台完成的多功能数字计时器实验，使我们清楚地了解到我们身边的数字表的功能是怎样实现的。设计时采用了层次设计思想，功能逐级递加，并在封装时留有很多外围接口，以备增加其他新功能。实验主要包含三个主体----时钟基本功能电路、闹钟电路、万年历电路。主体一：主要涉及模60与模24计数器、动态显示控制电路、分频器主要整点报时电路，这些电路都是以模块封装好的，以便其他电路调用。以计数器构成计时部件，通过分频器分出的1HZ脉冲计时，调用动态显示电路显示，通过整点报时电路控制蜂鸣器。在计数器级联时采用内部同步外部异步的方式，但通过简单的改变达到了同步的效果而且比同步还可靠。显示控制时为了节约资源采用动态原理，自编了VHDL语言的24选4数据选择器。主体二：主要涉及模60与模24计数器、显示控制电路、14-7同或门。以模60与模24计数器构成定时与存储电路，调用动态显示控制电路显示，通过14-7同或门和后续与门控制蜂鸣器。主体三：主要涉及模100、模12与模30计数器、动态显示电路。以计数器构成计时部件，调用动态显示电路显示。最后由于功能中涉及的开关太多，我们采用了两种复用原理，给出了两种复用思想。关键字：层次设计多功能数字时钟同步整点报时闹钟万年历VHDL语言EDA(I)多功能数字钟2Summary:ThistextisaccordingtoAlteracompany’sQuartusIIsoftwareandhomologousexperimentterracecompletedmulti-functionnumbertimerexperiment,makeusclearlyunderstandthefunctionofnumberformhowcarryout.Whiledesigningweadoptedthelayerdesignsthought,thefunctionpursuesclassgraduallyincrease,andstayalotofoutercirclestoconnectwhilesealingtopacktofullyincreaseothernewfunctions.Theexperimentmainlyincludesthreecorpuses----Theclockbasicfunctionelectriccircuit,alarmclockelectriccircuit,tenthousandcalendarelectriccircuits.Corpusone:Mainlyinvolveamold60withmold24countmachine,dynamicstatetoshowacontrolelectriccircuit,centrepeatedlymachine,alittlebitwholetellthetimeelectriccircuit,Theseelectriccircuitsareallpackedwithmoldpieceokay,forthepurposeofotherelectriccircuitsadjusttouse.Withcountmachinecomposingtoaccountparts,passacentrepeatedlythemachinedividesofwhenthe1HZpulseaccountsadjusttoshowthattheelectriccircuitsuggestsandpassesalittlebitwholebuzzerthattellthetimeanelectriccircuitcontrolwiththedynamicstate.BEcountingthewaythatthemachineclassadoptedsynchronouslyexternaldifferentstepintheinnerpartwhileuniting,butcametoasynchronouseffectthroughasimplechangeandthansynchronouslyreturnedcredibility.Whileshowingacontrolforeconomizingaresourcesadoptiondynamicstateprinciple,fromwoveVHDLlanguageof24choose4dataselectors.Corpustwo:Mainlyinvolveamold60withmold24countmachine,showcontrolelectriccircuit,14-7togetherordoor.Withmold60withmold24countmachinecomposinginfixedtimewithsavingelectriccircuit,adjusttoshowcontrolelectriccircuittosuggestwiththedynamicstate,pass14-7togetherordoorandfollow-upanddoorcontrolbuzzer.Corpusthree:Mainlyinvolveamold100,mold12withmold30countamachine,dynamicstatetoshowelectriccircuit.Withcountthemachinecomposingaccountsparts,adjusttoshowthattheelectriccircuitshowswiththedynamicstate.Finallybecauseoftoomanyswitchinvolvinginthefunction,weadopted2kindstoreplytouseprincipleandgave2kindsreplytousethought.Keyword:Thelayerdesigns、multi-functiondigitalclock、Synchronous、Alittlebitwholetellthetime,alarmclock、tenthousandcalendars,、ThelanguageofVHDLEDA(I)多功能数字钟3目录一．设计说明…………………………………………………………4I．功能说明…………………………………………………………………………………4II．功能简介…………………………………………………………………………………4III.开关功能介绍（两种方案）……………………………………………………………4二．方案论证……………………………………………………5I.总体方案分析…………………………………………………………………………5II.电路的工作原理……………………………………………………………………6三．各子模块设计原理……………………………………………8I．脉冲分频模块…………………………………………………………………………8II.时钟计时模块(包含校定和清零功能)………………………………………………10III．显示控制电路…………………………………………………………………………14IV.显示模块和计时模块结合……………………………………………………………18V.整点报时模块…………………………………………………………………………18VI.闹钟模块………………………………………………………………………………20VII.万年历模块……………………………………………………………………………24四．调试与仿真……………………………………………………27I.脉冲发生模块…………………………………………………………………………27II．计时电路……………………………………………………………………………28III.仿真……………………………………………………………………………………29五．结论…………………………………………………………………29六．实验感想…………………………………………………………30EDA(I)多功能数字钟4一．设计说明I．功能说明：利用QuartusII软件设计一个数字钟，对设计电路进行功能仿真，并下载到SmartSOPC实验系统中，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。本电路在原有基础上进行了拓展，具备以下功能：①.能进行正常的时、分、秒计时功能；②．锁死功能--锁死状态下时钟保持不变；③.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,；④.清零功能—-时钟计时电路和万年历电路；⑤．快速校时，校分功能---校定时其他计时电路保持；⑥．闹表功能—-定时精确到分，闹钟设计响一分钟，可关闭；⑦．万年历---可显示XX年XX月XX日，可快速校定到正确的日期;II．功能简介本电路具有三种不同的工作状态（同步工作），可通过模式键进行切换（可通过LED1、LED2观察当前的模式）。a、正常计时状态（K7、K8都为一）：此状态下数码管显示当前的时间，K1为校分开关，K2为校时开关，K4为清零开关，校分、校时都是以2HZ的信号进行快速到位的。b、闹表状态（K7=1、K8=0）：此状态下数码管显示当前闹定的时间，K1为设定分钟的开关，K2为设定小时开关，清零开关无用--K4。c、万年历状态（K7=X、K8=1）：此状态下数码管显示当前的年月日，K1为设定日期开关，K2为设定月开关，K3为设定年开关、K4为清零开关。d、锁死状态（K5=0）：此状态下所有电路都保持原状态（不给电路送脉冲）。III.开关功能介绍（两种方案）EDA(I)多功能数字钟5a.简单复用（方便，易操作，但开关太多—7个）K1K2K3K4K5K7K801010101010101任意○●○●○●○●○●○●○●★各种操作的开关状态1★★★★○★★锁死状态2●○★○●●●校分状态3○●★○●●●校时状态4○○★●●●●时钟清零5●○★★●●○设定闹钟分6○●★★●●○设定闹钟时7●○○○●○★设定万年历天8○●○○●○★设定万年历月9○○●○●○★设定万年历年10○○○●●○★万年历清零b．带计数器的复用通过上面的介绍我们可以清楚的看到电路总共有10种工作状态，但这里要把锁死状态单独考虑，所以总共我们就可以通过控制一个摸十或摸九的计数器，再把结果输送给一个数据分配器，在不同数值时把开关状态输送到不同的控制口，计数器数值可以通过LED灯观测。这样我们总共使用三个开关就可以控制整个电路----锁死键、模式键、控制键。（具体电路见下面分析）二．方案论证：I.总体方案分析：整个电路有三大主体电路：1.控制电路，2.脉冲电路，3，功能电路时钟电路首先要有输入脉冲，由于平台提供了脉冲发生器，就省去了脉冲发生器的设计，这里我们只需要设计一个分频器，得到我们需要的频率。时钟的计时范围是00：00：00---23：59：59,所以我们需要设计模六十和模EDA(I)多功能数字钟6二十四的计数器组成时钟计时电路。为了显示当前时钟时间，我们需要一个显示电路。校分、校时、清零电路只需要输入一些控制信号给时钟计时电路即可，当然这些控制信号是由开关提供的。要实现整点报时功能，一个报时控制电路是必不可少的。这是只含基本功能的时钟电路所包含的子电路。为了实现我们加入的闹钟功能，我们需要一个闹钟时间设定电路；闹钟时间保持电路；比较电路；蜂鸣器控制电路；闹表时间显示电路。因为我们只含有一个数码显示器，一般状态下显示的是时钟，所以我们需要一个显示模式切换电路。万年历电路需要由计时电路提供计时脉冲，脉冲输