第一篇：多功能數(shù)字鐘

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

學(xué)生姓名：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：工作單位：題目:多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)初始條件：

本設(shè)計(jì)既可以使用集成譯碼器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、脈沖發(fā)生器和必要的門電路等，也可以使用單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建多功能數(shù)字鐘。用數(shù)碼管顯示時(shí)間計(jì)數(shù)值。

要求完成的主要任務(wù):（包括課程設(shè)計(jì)工作量及技術(shù)要求，以及說(shuō)明書撰寫等具體要求）

1、課程設(shè)計(jì)工作量：1周。

2、技術(shù)要求：

1）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘。要求用六位數(shù)碼管顯示時(shí)間，格式為00：00：00。

2）具有60進(jìn)制和24進(jìn)制（或12進(jìn)制）計(jì)數(shù)功能，秒、分為60進(jìn)制計(jì)數(shù)，時(shí)為24進(jìn)制（或12進(jìn)制）計(jì)數(shù)。

3）有譯碼、七段數(shù)碼顯示功能，能顯示時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的結(jié)果。

4）設(shè)計(jì)提供連續(xù)觸發(fā)脈沖的脈沖信號(hào)發(fā)生器，5）具有校時(shí)單元、鬧鐘單元和整點(diǎn)報(bào)時(shí)單元。

6）確定設(shè)計(jì)方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和中小規(guī)模集成電路，設(shè)計(jì)分電路，畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。

3、查閱至少5篇參考文獻(xiàn)。按《******大學(xué)課程設(shè)計(jì)工作規(guī)范》要求撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告書。全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。

時(shí)間安排：

1、年月

2、年月日，方案選擇和電路設(shè)計(jì)。

3、年月日，電路調(diào)試和設(shè)計(jì)說(shuō)明書撰寫。

4、年月

指導(dǎo)教師簽名：年月日 系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日

第二篇：多功能數(shù)字鐘課程設(shè)計(jì)

多功能數(shù)字鐘

朱安煙

（安陽(yáng)師范學(xué)院 物電學(xué)院, 河南 安陽(yáng) 455002）

摘要：時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性

因此得到了更加廣泛的使用。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中

本設(shè)計(jì)采用六位LED

24小時(shí)計(jì)時(shí)方式根據(jù)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理來(lái)進(jìn)行顯示。用晶振產(chǎn)生振蕩脈加以分頻得到所需的鐘表秒脈沖,利用純數(shù)字電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子時(shí)鐘功能,時(shí)間重置功能。此次數(shù)字鐘的理圖設(shè)計(jì)，PCB圖的制作主要是基于altium designer軟件，利用proteus7.7軟件進(jìn)行仿真，最終本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的時(shí)鐘計(jì)時(shí)、時(shí)間重置功能。

關(guān)鍵詞：LED數(shù)碼管

時(shí)序電路

邏輯電路

時(shí)鐘

校時(shí)引言

僅向。方案論證：

2.1方案一

由于是數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)，可以用單片機(jī)AT89C51來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，相對(duì)于純數(shù)字電路來(lái)講它具有功耗低、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。但在大二下半學(xué)期初期，對(duì)單片機(jī)方面的內(nèi)容知識(shí)還不夠完善，加上用單片機(jī)為核心來(lái)做數(shù)字鐘還需做編程，對(duì)自身來(lái)說(shuō)又是一難點(diǎn)。不過(guò)此法可以待以后，學(xué)習(xí)知識(shí)完善后再考慮。

2.2 方案二

繼而考慮到用原先學(xué)過(guò)的純數(shù)字電路來(lái)做，以74Ls160來(lái)做為計(jì)數(shù)的芯片，用六片分別實(shí)現(xiàn) 數(shù)字鐘的小時(shí)、分、秒、的計(jì)數(shù)，并用晶振加以分頻產(chǎn)生數(shù)字鐘所需的秒脈沖。

從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，用此法做即可以復(fù)習(xí)回顧早期學(xué)習(xí)的數(shù)電模電知識(shí)，又避免了單片機(jī)知識(shí)不足的問(wèn)題，故用此法。結(jié)果與討論

3.1.1數(shù)字鐘主要計(jì)數(shù)芯片為74ls160其引腳圖如下：

這種同步可預(yù)置十進(jìn)計(jì)數(shù)器是由四個(gè)D型觸發(fā)器和若干個(gè)門電路構(gòu)成，內(nèi)部有超前進(jìn)位，具有計(jì)數(shù)、置數(shù)、禁止、直接（異步）清零等功能。對(duì)所有觸發(fā)器同時(shí)加上時(shí)鐘，使得當(dāng)計(jì)數(shù)使能輸入和內(nèi)部門發(fā)出指令時(shí)輸出變化彼此協(xié)調(diào)一致而實(shí)現(xiàn)同步工作。這種工作方式消除了非同步（脈沖時(shí)鐘）計(jì)數(shù)器中常有的輸出計(jì)數(shù)尖峰。緩沖時(shí)鐘輸入將在時(shí)鐘輸入上升沿觸發(fā)四個(gè)觸發(fā)器。這種計(jì)數(shù)器是可全編程的，即輸出可預(yù)置到任何電平。當(dāng)預(yù)置是同步時(shí)，在置數(shù)輸入上將建立一低電平，禁止計(jì)數(shù)，并在下一個(gè)時(shí)鐘之后不管使能輸入是何電平，輸出都與建立數(shù)據(jù)一致。清除是異步的（直接清零），不管時(shí)鐘輸入、置數(shù)輸入、使能輸入為何電平，清除輸入端的低電平把所有四個(gè)觸發(fā)器的輸出直接置為低電平。超前進(jìn)位電路無(wú)須另加門，即可級(jí)聯(lián)出n位同步應(yīng)用的計(jì)數(shù)器。它是借助于兩個(gè)計(jì)數(shù)使能輸入和一個(gè)動(dòng)態(tài)進(jìn)位輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)的。兩個(gè)計(jì)數(shù)使能輸入（ENP和ENT）計(jì)數(shù)時(shí)必須是高電平，且輸入ENT必須正反饋，以便使能動(dòng)態(tài)進(jìn)位輸出。因而被使能的動(dòng)態(tài)進(jìn)位輸出將產(chǎn)生一個(gè)高電平輸出脈沖，其寬度近似等于QA輸出高電平。此高電平溢出進(jìn)位脈沖可用來(lái)使能其后的各個(gè)串聯(lián)級(jí)。使能ENP和ENT輸入的跳變不受時(shí)鐘輸入的影響。電路有全獨(dú)立的時(shí)鐘電路。改變工作模式的控制輸入（使能ENP、ENT或清零）縱使發(fā)生變化，直到時(shí)鐘發(fā)生為止，都沒(méi)有什么影響。計(jì)數(shù)器的功能（不管使能、不使能、置數(shù)或計(jì)數(shù)）完全由穩(wěn)態(tài)建立時(shí)間和保持時(shí)間所要求的條件來(lái)決定。

管腳說(shuō)明： CLR:清零復(fù)位端

當(dāng)輸入為低電平時(shí)有效

CLK：時(shí)鐘信號(hào)接收端

A~D:讀入

QA~QD:輸出

ENT、ENP置一時(shí)芯片正常工作

LOAD:置數(shù)端

RCO：信號(hào)輸出端

GND：接地

Vcc：接高

工作方式：

3.1.2 7段LED數(shù)碼管

3.1.3 32.768KHZ晶振

32.768KHZ是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的頻率，晶振頻率的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面的參數(shù)：尺寸、負(fù)載電容、頻率偏差、應(yīng)用范圍。按尺寸外形來(lái)分主要分為插件和貼片的；插件的主要有2*

6、3*

8、49s 等，貼片的就有很多種了，跟據(jù)各公司的設(shè)計(jì)可的型號(hào)有很多，例如：日本KDS晶振就有49SMD、DST310S、SM—14J、DST520、DST410S等。

3.1.4 CD4060分頻器

CD4060由一振蕩器和14級(jí)二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器位組成，振蕩器的結(jié)構(gòu)可以是RC或晶振電路，CR為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零且振蕩器使用無(wú)效。所有的計(jì)數(shù)器位均為主從觸發(fā)器。在CP1(和CP0)的下降沿計(jì)數(shù)器以二進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)。在時(shí)鐘脈沖線上使用斯密特觸發(fā)器對(duì)時(shí)鐘上升和下降時(shí)間無(wú)限制 引腳功能：

/CP1：時(shí)鐘輸入端

/CP0：時(shí)鐘輸出端

/CP0：反相時(shí)鐘輸出端

Q4~Q10，Q12~Q14：計(jì)數(shù)器輸出端

/Q14：第14級(jí)計(jì)數(shù)器反相輸出端

VDD：電源正

VSS：電源負(fù)

CR：清零端 3.1.5 74ls48

功能介紹：

74LS48除了有實(shí)現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出（Ya～Yg）端外，7448還引入了燈測(cè)試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動(dòng)態(tài)滅零輸出（BI/RBO）端。

由7448真值表可獲知7448所具有的邏輯功能：

（1）7段譯碼功能（LT=1，RBI=1）

在燈測(cè)試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI）都接無(wú)效電平時(shí)，輸入DCBA經(jīng)7448譯碼，輸出高電平有效的7段字符顯示器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，顯示相應(yīng)字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低電平，見(jiàn)表1中1～16行。

（2）消隱功能（BI=0）

此時(shí)BI/RBO端作為輸入端，該端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表1倒數(shù)第3行，無(wú)論LT 和RBI輸入什么電平信號(hào)，不管輸入DCBA為什么狀態(tài)，輸出全為“0”，7段顯示器熄滅。該功能主要用于多顯示器的動(dòng)態(tài)顯示。

（3）燈測(cè)試功能（LT = 0）

此時(shí)BI/RBO端作為輸出端，端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表1最后一行，與 及DCBA輸入無(wú)關(guān)，輸出全為“1”，顯示器7個(gè)字段都點(diǎn)亮。該功能用于7段顯示器測(cè)試，判別是否有損壞的字段。

（4）動(dòng)態(tài)滅零功能（LT=1，RBI=1）

此時(shí)BI/RBO端也作為輸出端，LT 端輸入高電平信號(hào)，RBI 端輸入低電平信號(hào)，若此時(shí)DCBA = 0000，表1倒數(shù)第2行，輸出全為“0”，顯示器熄滅，不顯示這個(gè)零。DCBA≠0，則對(duì)顯示無(wú)影響。該功能主要用于多個(gè)7段顯示器同時(shí)顯示時(shí)熄滅高位的零。

3.2 原理設(shè)計(jì)

整體電路設(shè)計(jì)方案：

3.2.1 振蕩電路設(shè)計(jì)

振蕩電路由振蕩器產(chǎn)生的脈沖，振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精度決定了數(shù)字鐘的精確程度，次處有555定時(shí)器和晶振兩種產(chǎn)生秒脈沖的方法：555振蕩器做振蕩源一般用于精確度要求不高的場(chǎng)合，由門電路組成的多諧振蕩器的振蕩周期不僅與時(shí)間常數(shù)RC有關(guān)，而且還取決于門電路的閾值電壓VTH，由于VTH容易受到溫度、電源電壓及干擾的影響，因此頻率穩(wěn)定性較差，只能用于對(duì)頻率穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。考慮到振蕩頻率的精確度與穩(wěn)定性固采用晶振做為振蕩源來(lái)實(shí)現(xiàn)振蕩電路，得時(shí)鐘脈沖更穩(wěn)定，時(shí)間走的更準(zhǔn)37.268KHz晶振 通過(guò)cd4060分頻器進(jìn)行十四分頻得到0.5s的脈沖信號(hào)，再進(jìn)行一個(gè)SN74LS74進(jìn)行二分頻得到所需的秒脈沖信號(hào)：

3.2.2 校時(shí)電路設(shè)計(jì)

根據(jù)電路設(shè)計(jì)所知需要在分處和小時(shí)處需要校時(shí)，分別在分和時(shí)個(gè)位向十位進(jìn)位處各加一開(kāi)關(guān)，另一端接地并且在與地之間接100pf電容為防止按鍵抖動(dòng)。

電路設(shè)計(jì)如下：

當(dāng)開(kāi)關(guān)處于自然位置時(shí)分十位clk端所接為高電平，當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)則引入一低電平實(shí)其clk端有一個(gè)下降沿脈沖接入，使其產(chǎn)生了校時(shí)功能。

3.2.3顯示電路設(shè)計(jì)

顯示電路是用74ls48驅(qū)動(dòng)七段共陰數(shù)碼管來(lái)作為時(shí)鐘顯示器。

電路設(shè)計(jì)如下：

3.2.4 計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)

數(shù)字鐘的秒和分位都是從0到60循環(huán)計(jì)數(shù)的，所以可以用用異步清零法設(shè)計(jì)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器作為秒和分的計(jì)數(shù)器。用異步置數(shù)法設(shè)計(jì)小時(shí)所用的24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。秒、分位設(shè)計(jì)電路如下：

3.3 程序調(diào)試過(guò)程

在板子焊接好以后通上5V電源發(fā)現(xiàn)六Led燈只有三個(gè)能完整亮出來(lái)，其余的都不亮或是亮的不全，而且秒位不走，校時(shí)按鍵不管用。問(wèn)題很多。

開(kāi)始調(diào)試：

1、首先調(diào)試的是秒位為何不走，先測(cè)晶振石否起振，測(cè)量后發(fā)現(xiàn)晶振正常起振，然后從74ls160的clk端用示波器測(cè)試一下沒(méi)有脈沖信號(hào)輸入，則找74ls74的輸出口也無(wú)脈沖，以次往前推，最后測(cè)量出從74ls74輸入端有正確的脈沖輸入，輸出端卻無(wú)脈沖輸出。觀察后沒(méi)有連接錯(cuò)誤，故用萬(wàn)用表測(cè)vcc.end端都有正確的電平接入，再測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間是否有漏焊現(xiàn)象，最后測(cè)出一處漏焊點(diǎn)使D端與Q端沒(méi)有接通。重新焊接后秒位正常計(jì)時(shí)。

2、秒位正常計(jì)時(shí)，但向秒的十位進(jìn)位時(shí)總是顯示從8到19，查閱資料可知，在第一個(gè)160芯片到第二個(gè)160芯片中缺一個(gè)非門，充當(dāng)延時(shí)作用，使個(gè)位計(jì)數(shù)到9再來(lái)一個(gè)脈沖下計(jì)數(shù)時(shí)再向前進(jìn)位。加上非門進(jìn)位正常了。

3、秒位向分位進(jìn)位正常，但校時(shí)按鍵不能用，且分位向十分位不能進(jìn)位，通過(guò)觀察焊接對(duì)比原理圖與pcb圖后發(fā)現(xiàn)，開(kāi)關(guān)接地的一端弄反了，應(yīng)是開(kāi)關(guān)與接電容端相側(cè)對(duì)著的端接地。這個(gè)錯(cuò)誤導(dǎo)致開(kāi)關(guān)不能用，亦使分的十位端的74ls160芯片clk段一直接了地，故不能使其正常進(jìn)位。修改過(guò)后則可以正常進(jìn)位，且兩開(kāi)關(guān)都能用了。

4、顯示小時(shí)位的第一個(gè)數(shù)碼管一直不亮，通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)led數(shù)碼管沒(méi)有燒壞，能正常工作，通過(guò)對(duì)比PCB圖觀察沒(méi)有焊接錯(cuò)誤，用萬(wàn)用表測(cè)量則發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)次led的74ls48管沒(méi)有正常接地，連接跳線處有一虛焊，重新焊接后恢復(fù)正常。

5、但分向小時(shí)不能進(jìn)位，由示波器觀察發(fā)現(xiàn)74ls160芯片clk端無(wú)脈沖輸入，但十分位有脈沖輸出，且導(dǎo)線也導(dǎo)通了，就觀察原理圖發(fā)現(xiàn)原理圖一處錯(cuò)誤，分向時(shí)進(jìn)位時(shí)是分滿60向前進(jìn)一個(gè)脈沖，故分的TC端不用再接到時(shí)的CLK端了。找到錯(cuò)誤后用鑷子將板上的銅線劃段，則正常進(jìn)位了。

6、小時(shí)進(jìn)位正常但顯示的不是24進(jìn)制，顯示的是44進(jìn)制，則推測(cè)可能是跳線連接錯(cuò)誤，將顯示小時(shí)的十位 74ls160芯片接B端連接成接C端了，故使其顯示44進(jìn)制，通過(guò)觀察、對(duì)比pcb圖，最后發(fā)現(xiàn)果然如此。修改過(guò)后小時(shí)為正常24進(jìn)制了。

7、最后一個(gè)數(shù)碼管有三段老是不亮，觀察連接沒(méi)有錯(cuò)誤，測(cè)量焊接也正常，最后用萬(wàn)用表測(cè)量發(fā)現(xiàn)芯片沒(méi)有問(wèn)題，那三段不亮的數(shù)碼管燒了。

8、調(diào)試好后在后來(lái)的觀察中發(fā)現(xiàn)從秒向分進(jìn)位時(shí)有時(shí)一下進(jìn)兩位，自己找不出來(lái)原因。問(wèn)過(guò)老師后，老師說(shuō)是由于防抖電容所致。嘗試著將電容先劃斷試了一下就沒(méi)有那種情況了。但此時(shí)校時(shí)開(kāi)關(guān)由于抖動(dòng)緣故，按一下有時(shí)跳3、4個(gè)位，校時(shí)不穩(wěn)定了。結(jié)論

此數(shù)字鐘相對(duì)于機(jī)械鐘來(lái)說(shuō)有低功耗，高精度，數(shù)字化顯示和不易損壞等特點(diǎn)。符合人們?nèi)粘＜揖蛹稗k公對(duì)鐘表的要求，可以作為家居、辦公等用表。

參考文獻(xiàn)

[1] 佘新平數(shù)學(xué)電子技術(shù)基礎(chǔ) 華中科技大學(xué)出版社 2009年

[2] 許樹玲 丁電寬 王晉 電子技術(shù)及實(shí)驗(yàn) 內(nèi)蒙古大學(xué)出版社2005年

[3] 佘新平數(shù)字電路設(shè)計(jì)·仿真·測(cè)試 華中大學(xué)出版社 2010年

附圖: 電路原理圖:

第三篇：多功能數(shù)字鐘設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

課程設(shè)計(jì)名稱學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)設(shè)計(jì)題目多功能數(shù)字鐘設(shè)計(jì)

一、課程設(shè)計(jì)目的1、綜合運(yùn)用EDA技術(shù)，獨(dú)立完成一個(gè)課題的設(shè)計(jì)，考察運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題的能力；

2、結(jié)合理論知識(shí)，考察閱讀參考資料、文獻(xiàn)、手冊(cè)的能力；

3、進(jìn)一步熟悉EDA技術(shù)的開(kāi)發(fā)流程，掌握文件編輯、編譯、仿真、下載驗(yàn)證等環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)方法和

應(yīng)用技巧；

4、鍛煉撰寫研究報(bào)告、研究論文的能力；

5、通過(guò)本實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

二、設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)條件和要求

l、能進(jìn)行正常的時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能，分別由6個(gè)數(shù)碼顯示24小時(shí)、60分鐘的計(jì)數(shù)器顯示。

2、能利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的按鈕實(shí)現(xiàn)“校時(shí)”、“校分”功能；

（1）按下“SA”鍵時(shí)，計(jì)時(shí)器迅速遞增，并按24小時(shí)循環(huán)；

（2）按下“SB”鍵時(shí)，計(jì)時(shí)器迅速遞增，并按59分鐘循環(huán)，并向“時(shí)”進(jìn)位；

（3）按下“SC”鍵時(shí)，秒清零；抖動(dòng)的，必須對(duì)其消抖處理。

3、能利用揚(yáng)聲器做整點(diǎn)報(bào)時(shí)：

（1）當(dāng)計(jì)時(shí)到達(dá)59’50”時(shí)開(kāi)始報(bào)時(shí)，頻率可為500Hz；

計(jì)滿23小時(shí)后回零；計(jì)滿59分鐘后回零。

（2）到達(dá)59’59”時(shí)為最后一聲整點(diǎn)報(bào)時(shí)，整點(diǎn)報(bào)時(shí)的頻率可定為lKHz。

4定時(shí)鬧鐘功能

5、用層次化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)該電路，用硬件描述語(yǔ)言編寫各個(gè)功能模塊。

6、報(bào)時(shí)功能。報(bào)時(shí)功能用功能仿真的仿真驗(yàn)證，可通過(guò)觀察有關(guān)波形確認(rèn)電路設(shè)計(jì)是否正確。

三、時(shí)間進(jìn)度安排

1周：(1)完成設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，確定實(shí)施方案；(2)完成電路文件的輸入和編譯；(4)完成功能仿真。

2周：(1)完成文件至器件的下載，并進(jìn)行硬件驗(yàn)證；(2)撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。

四、主要參考文獻(xiàn)

(1)譚會(huì)生、瞿遂春，《EDA技術(shù)綜合應(yīng)用實(shí)例與分析》，西安電子科技大學(xué)出版社，2004

(2)曹昕燕、周鳳臣等，《EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》，清華大學(xué)出版社，2006

指導(dǎo)教師簽字：2012年9月1日

第四篇：EDA實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字鐘

EDA實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字鐘

實(shí)

驗(yàn) 報(bào) 告

專業(yè)班級(jí)：

學(xué)生姓名：

學(xué)生學(xué)號(hào)：

目錄

一、內(nèi)容摘要

二、實(shí)驗(yàn)要求

三、各底層模塊設(shè)計(jì)

四、總體方案

五、心得體會(huì)

一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

利用 QuartusII 軟件，結(jié)合所學(xué)的數(shù)字電路的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè) 24 時(shí)多功能數(shù) 字鐘，具有正常分、秒計(jì)時(shí)，動(dòng)態(tài)顯示的功能。分析整個(gè)電路的工作原理，分別說(shuō)明各子模塊的設(shè)計(jì)原理和調(diào)試、仿真、編 程的過(guò)程。

二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)：

用 FPGA 器件和 EDA 技術(shù)實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

已知條件：

1、MAX+Plus 軟件

2、FPGA 實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)裝置

基本功能：

1、以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間；

2、小時(shí)計(jì)數(shù)器為 24 進(jìn)制；

3、分、秒計(jì)數(shù)器為 60 進(jìn)制。

三、底層模塊設(shè)計(jì)（電路原理圖及仿真）

1、小時(shí)計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制 電路原理圖

仿真圖

封裝圖

2、分、秒計(jì)時(shí)器都為60進(jìn)制 電路原理圖

仿真圖

封裝圖

四、總體方案

按照上述實(shí)驗(yàn)要求，本次電子數(shù)字時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)，通過(guò)兩個(gè)模 60 計(jì)數(shù)器及一個(gè)模 24 計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)既可以實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)模塊。多功能數(shù)字鐘的主體部分 電路原理圖

仿真圖

封裝圖

五、心得體會(huì)

剛剛開(kāi)始覺(jué)得做這個(gè)電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告挺難的，因?yàn)閷?duì)軟件的不熟悉和對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)操作的也不熟悉，對(duì)著老師給的資料也做了很長(zhǎng)時(shí)間，就是仿真的時(shí)候有些該注意的沒(méi)有注意，導(dǎo)致仿真失敗，但是后來(lái)還是自己慢慢拿的請(qǐng)教同學(xué)、老師哪里出了問(wèn)題，后來(lái)才做出來(lái)了，把60進(jìn)制的做出來(lái)了，后來(lái)的24進(jìn)制按照老師給的電路原理圖也成功了仿真出來(lái)，我用了很長(zhǎng)時(shí)間才編寫出來(lái)，現(xiàn)在看看，也沒(méi)有那么難了。同時(shí)請(qǐng)教老師，和同學(xué)、通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握一些邏輯組合器件的基本功能和用法?？傊?，我很感謝這次實(shí)驗(yàn)可以給我這樣的機(jī)會(huì)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)給了我很對(duì)的收獲，我相信這會(huì)對(duì)我以后的學(xué)習(xí)很有幫助。

第五篇：eda 實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字鐘

一、標(biāo)題：EDA實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字鐘

二、任務(wù)書：設(shè)計(jì)要求是用FPGA器件和EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)，⑴ 控制功能包括①以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間；②小時(shí)計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制；③分、秒計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制；④有兩個(gè)使能端起到校時(shí)、校分的作用，同時(shí)按無(wú)效；⑤每小時(shí)的59分51、53、55、57、59分別以四長(zhǎng)聲一短聲進(jìn)行模擬電臺(tái)仿真；⑥讓信號(hào)燈在晚上19點(diǎn)至早上5點(diǎn)亮；⑵ 在Max＋plusⅡ軟件系統(tǒng)平臺(tái)上建立多功能數(shù)字鐘電路的頂層電路文件并完成編譯和仿真，并對(duì)器件進(jìn)行下載檢查。

三、關(guān)鍵詞：數(shù)字鐘 原理電路 編譯 仿真 下載

四、數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖：

五、各功能模塊設(shè)計(jì)、仿真波形及其分析說(shuō)明：

1、小時(shí)計(jì)時(shí)模塊：

仿真波形：

分析說(shuō)明：

當(dāng)小時(shí)的高四位為0、1時(shí)，小時(shí)的低四位為九時(shí)，在下一個(gè)時(shí)鐘的上跳延來(lái)了之后，高四位加一；當(dāng)小時(shí)的高四位為2，同時(shí)低四位為3時(shí)，小時(shí)的高低四位都清零。實(shí)現(xiàn)從00到23的循環(huán)計(jì)數(shù)。

2、分鐘計(jì)時(shí)模塊：

仿真波形：

分析說(shuō)明：

當(dāng)分鐘的高四位為0、1、2、3、4時(shí)，小時(shí)的低四位為九時(shí)，在下一個(gè)時(shí)鐘的上跳延來(lái)了之后，高四位加一；當(dāng)分鐘的高四位為5時(shí)，同時(shí)低四位為9時(shí)，分鐘的高低四位都清零，實(shí)現(xiàn)從00到59的循環(huán)計(jì)數(shù)。

3、秒計(jì)時(shí)模塊（與分計(jì)時(shí)模塊相同）；

4、校時(shí)、校分模塊：

仿真波形：

分析說(shuō)明：

SWM、SWH兩開(kāi)關(guān)先設(shè)置1，秒時(shí)鐘，分時(shí)鐘，小時(shí)時(shí)鐘分別設(shè)置為不同頻率的時(shí)鐘，當(dāng)開(kāi)關(guān)SWM置0即按下時(shí)，秒時(shí)鐘CPS對(duì)分鐘進(jìn)行校對(duì)，即如圖所示CPM在SWM為0時(shí)頻率與CPS相同；同理，當(dāng)SWH為0時(shí)用秒時(shí)鐘對(duì)小時(shí)進(jìn)行校對(duì)，即CPH在SWH為0時(shí)頻率與CPS相同。當(dāng)SWM、SWH都不為0時(shí)，分鐘、小時(shí)正常計(jì)時(shí)。

5、整點(diǎn)報(bào)時(shí)模塊：

仿真波形：

分析說(shuō)明：

為實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘在59分51秒53秒55秒57秒時(shí)，以低音報(bào)時(shí)，當(dāng)為59分59秒時(shí)以高音報(bào)時(shí)；所以將M[7..0]從高位到低位設(shè)置為0101 1001轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制即為59分，秒的十位都為5所以S7到S4設(shè)置為0101，秒的個(gè)位1、3、5、7、9，即0001、0011、0101、0111、1001，從S3到S0只有當(dāng)S3設(shè)置為1的時(shí)候秒個(gè)位為9，通過(guò)分頻以1000HZ輸出以實(shí)現(xiàn)高音報(bào)時(shí)；1、3、5、7時(shí)S0都為0，為能同時(shí)確定1、3、5、7則將S0設(shè)置為0，S1、S2則為任意。如波形所示，S3取一段設(shè)置為1時(shí)，輸出FU變?yōu)?000HZ的高頻報(bào)時(shí)，其余狀態(tài)一致為500HZ低頻報(bào)時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期情況。

6、時(shí)段控制模塊：

仿真波形：

分析說(shuō)明：

從19點(diǎn)到凌晨5點(diǎn)（含5點(diǎn)），燈亮，即完成時(shí)段控制。

六、頂層邏輯電路圖、仿真波形及分析結(jié)論：

建立一個(gè)頂層文件如圖：

仿真波形如下：

分析結(jié)論：

經(jīng)仿真波形分析①走時(shí)正常；②能〝校時(shí)〞〝校分〞；③整點(diǎn)報(bào)時(shí)；④時(shí)段控制到位。功能完全符合設(shè)計(jì)要求，可以下載。

七、定義芯片管腳號(hào)（列表示意）及下載過(guò)程：

1、由于提供的實(shí)驗(yàn)箱的七段顯示器是掃描形式工作，需要進(jìn)行譯碼以及選擇掃描，需添加模塊：

該模塊有三部分組成，包括一個(gè)8進(jìn)制計(jì)數(shù)器，一個(gè)3-8數(shù)據(jù)選擇器及七段顯示譯碼器：

將該模塊連入最后的頂層文件中，即可進(jìn)行下載工作。

2、按鍵掃描模塊：由于試驗(yàn)箱提供的按鍵系統(tǒng)為4*4掃描矩陣，需將橫向或縱向按鍵設(shè)置0或1，該模塊只需要在頂層文件中接4個(gè)output出來(lái)接地，如圖：

3、分配輸入、輸出信號(hào)在器件上的引腳號(hào)：

4、引腳分配表：

5、對(duì)器件進(jìn)行下載：

選MAX+plus II/Programmer，彈出編程對(duì)話框，如圖：

檢查編程文件名和器件，正確，接上硬件后，點(diǎn)擊器件編程。即完成下載。

八、課程設(shè)計(jì)中遇到問(wèn)題及解決方法

Q1：下載后，秒鐘不進(jìn)位

A：檢查原理電路發(fā)現(xiàn)輸入輸出接錯(cuò)位，經(jīng)更正正常； Q2：到59分51秒等不鬧鐘

A：檢查蜂鳴器是否接錯(cuò)管腳，下載器上套線是否接好，最后發(fā)現(xiàn)是套線的問(wèn)題，解決后，正常鳴叫。

九、課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目最終結(jié)論

通過(guò)各模塊級(jí)聯(lián)最后成功下載，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)使能對(duì)分秒校時(shí)，整點(diǎn)仿電臺(tái)報(bào)時(shí)以及時(shí)段控制的多功能數(shù)字鐘。

十、心得體會(huì)：

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最然遇到了很多困難，從畫圖到理解電路圖，還有接觸沒(méi)有接觸過(guò)的下載，把紙上的東西用到了硬件中，質(zhì)的改變。看到成功的數(shù)字鐘，很有成就感。好像聽(tīng)到的蜂鳴聲是從未聽(tīng)到過(guò)的美妙樂(lè)曲。課設(shè)給我們指引了又一工作方向，培養(yǎng)對(duì)這些的興趣，對(duì)以后工作應(yīng)該很有幫助，所以堅(jiān)定了我課后還要多看書多學(xué)習(xí)這方面知識(shí)的信念。

十一、參閱教材及文獻(xiàn)：

《電子線路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)仿真講義》

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