第一篇：多功能數(shù)字鐘設(shè)計

課程設(shè)計任務(wù)書

課程設(shè)計名稱學(xué)生姓名專業(yè)班級設(shè)計題目多功能數(shù)字鐘設(shè)計

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

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

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

應(yīng)用技巧；

4、鍛煉撰寫研究報告、研究論文的能力；

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

二、設(shè)計內(nèi)容、技術(shù)條件和要求

l、能進(jìn)行正常的時、分、秒計時功能，分別由6個數(shù)碼顯示24小時、60分鐘的計數(shù)器顯示。

2、能利用實驗系統(tǒng)上的按鈕實現(xiàn)“校時”、“校分”功能；

（1）按下“SA”鍵時，計時器迅速遞增，并按24小時循環(huán)；

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

（3）按下“SC”鍵時，秒清零；抖動的，必須對其消抖處理。

3、能利用揚(yáng)聲器做整點報時：

（1）當(dāng)計時到達(dá)59’50”時開始報時，頻率可為500Hz；

計滿23小時后回零；計滿59分鐘后回零。

（2）到達(dá)59’59”時為最后一聲整點報時，整點報時的頻率可定為lKHz。

4定時鬧鐘功能

5、用層次化設(shè)計方法設(shè)計該電路，用硬件描述語言編寫各個功能模塊。

6、報時功能。報時功能用功能仿真的仿真驗證，可通過觀察有關(guān)波形確認(rèn)電路設(shè)計是否正確。

三、時間進(jìn)度安排

1周：(1)完成設(shè)計準(zhǔn)備，確定實施方案；(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)行硬件驗證；(2)撰寫設(shè)計說明書。

四、主要參考文獻(xiàn)

(1)譚會生、瞿遂春，《EDA技術(shù)綜合應(yīng)用實例與分析》，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)實驗與課程設(shè)計》，清華大學(xué)出版社，2006

指導(dǎo)教師簽字：2012年9月1日

第二篇：多功能數(shù)字鐘

課程設(shè)計任務(wù)書

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

本設(shè)計既可以使用集成譯碼器、計數(shù)器、定時器、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)碼管顯示時間計數(shù)值。

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

1、課程設(shè)計工作量：1周。

2、技術(shù)要求：

1）設(shè)計一個數(shù)字鐘。要求用六位數(shù)碼管顯示時間，格式為00：00：00。

2）具有60進(jìn)制和24進(jìn)制（或12進(jìn)制）計數(shù)功能，秒、分為60進(jìn)制計數(shù)，時為24進(jìn)制（或12進(jìn)制）計數(shù)。

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

4）設(shè)計提供連續(xù)觸發(fā)脈沖的脈沖信號發(fā)生器，5）具有校時單元、鬧鐘單元和整點報時單元。

6）確定設(shè)計方案，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)計工作規(guī)范》要求撰寫設(shè)計報告書。全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。

時間安排：

1、年月

2、年月日，方案選擇和電路設(shè)計。

3、年月日，電路調(diào)試和設(shè)計說明書撰寫。

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

第三篇：多功能數(shù)字鐘課程設(shè)計

多功能數(shù)字鐘

朱安煙

（安陽師范學(xué)院 物電學(xué)院, 河南 安陽 455002）

摘要：時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)計采用六位LED

24小時計時方式根據(jù)數(shù)碼管動態(tài)顯示原理來進(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，實現(xiàn)數(shù)字電子時鐘功能,時間重置功能。此次數(shù)字鐘的理圖設(shè)計，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)計實現(xiàn)24小時的時鐘計時、時間重置功能。

關(guān)鍵詞：LED數(shù)碼管

時序電路

邏輯電路

時鐘

校時引言

僅向。方案論證：

2.1方案一

由于是數(shù)字鐘的設(shè)計，可以用單片機(jī)AT89C51來實現(xiàn)計數(shù)功能，相對于純數(shù)字電路來講它具有功耗低、體積小、使用方便等優(yōu)點。但在大二下半學(xué)期初期，對單片機(jī)方面的內(nèi)容知識還不夠完善，加上用單片機(jī)為核心來做數(shù)字鐘還需做編程，對自身來說又是一難點。不過此法可以待以后，學(xué)習(xí)知識完善后再考慮。

2.2 方案二

繼而考慮到用原先學(xué)過的純數(shù)字電路來做，以74Ls160來做為計數(shù)的芯片，用六片分別實現(xiàn) 數(shù)字鐘的小時、分、秒、的計數(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，又避免了單片機(jī)知識不足的問題，故用此法。結(jié)果與討論

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

這種同步可預(yù)置十進(jìn)計數(shù)器是由四個D型觸發(fā)器和若干個門電路構(gòu)成，內(nèi)部有超前進(jìn)位，具有計數(shù)、置數(shù)、禁止、直接（異步）清零等功能。對所有觸發(fā)器同時加上時鐘，使得當(dāng)計數(shù)使能輸入和內(nèi)部門發(fā)出指令時輸出變化彼此協(xié)調(diào)一致而實現(xiàn)同步工作。這種工作方式消除了非同步（脈沖時鐘）計數(shù)器中常有的輸出計數(shù)尖峰。緩沖時鐘輸入將在時鐘輸入上升沿觸發(fā)四個觸發(fā)器。這種計數(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，在置數(shù)輸入上將建立一低電平，禁止計數(shù)，并在下一個時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觸發(fā)器的輸出直接置為低電平。超前進(jìn)位電路無須另加門，即可級聯(lián)出n位同步應(yīng)用的計數(shù)器。它是借助于兩個計數(shù)使能輸入和一個動態(tài)進(jìn)位輸出來實現(xiàn)的。兩個計數(shù)使能輸入（ENP和ENT）計數(shù)時必須是高電平，且輸入ENT必須正反饋，以便使能動態(tài)進(jìn)位輸出。因而被使能的動態(tài)進(jìn)位輸出將產(chǎn)生一個高電平輸出脈沖，其寬度近似等于QA輸出高電平。此高電平溢出進(jìn)位脈沖可用來使能其后的各個串聯(lián)級。使能ENP和ENT輸入的跳變不受時鐘輸入的影響。電路有全獨(dú)立的時鐘電路。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，直到時鐘發(fā)生為止，都沒有什么影響。計數(shù)器的功能（不管使能、不使能、置數(shù)或計數(shù)）完全由穩(wěn)態(tài)建立時間和保持時間所要求的條件來決定。

管腳說明： CLR:清零復(fù)位端

當(dāng)輸入為低電平時有效

CLK：時鐘信號接收端

A~D:讀入

QA~QD:輸出

ENT、ENP置一時芯片正常工作

LOAD:置數(shù)端

RCO：信號輸出端

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是一個標(biāo)準(zhǔn)的頻率，晶振頻率的應(yīng)用主要有以下幾個方面的參數(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)計可的型號有很多，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級二進(jìn)制串行計數(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，計數(shù)器清零且振蕩器使用無效。所有的計數(shù)器位均為主從觸發(fā)器。在CP1(和CP0)的下降沿計數(shù)器以二進(jìn)制進(jìn)行計數(shù)。在時鐘脈沖線上使用斯密特觸發(fā)器對時鐘上升和下降時間無限制 引腳功能：

/CP1：時鐘輸入端

/CP0：時鐘輸出端

/CP0：反相時鐘輸出端

Q4~Q10，Q12~Q14：計數(shù)器輸出端

/Q14：第14級計數(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還引入了燈測試輸入端（LT）和動態(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）

在燈測試輸入端（LT）和動態(tài)滅零輸入端（RBI）都接無效電平時，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)動信號，顯示相應(yīng)字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低電平，見表1中1～16行。

（2）消隱功能（BI=0）

此時BI/RBO端作為輸入端，該端輸入低電平信號時，表1倒數(shù)第3行，無論LT 和RBI輸入什么電平信號，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態(tài)顯示。

（3）燈測試功能（LT = 0）

此時BI/RBO端作為輸出端，端輸入低電平信號時，表1最后一行，與 及DCBA輸入無關(guān)，輸出全為“1”，顯示器7個字段都點亮。該功能用于7段顯示器測試，判別是否有損壞的字段。

（4）動態(tài)滅零功能（LT=1，RBI=1）

此時BI/RBO端也作為輸出端，LT 端輸入高電平信號，RBI 端輸入低電平信號，若此時DCBA = 0000，表1倒數(shù)第2行，輸出全為“0”，顯示器熄滅，不顯示這個零。DCBA≠0，則對顯示無影響。該功能主要用于多個7段顯示器同時顯示時熄滅高位的零。

3.2 原理設(shè)計

整體電路設(shè)計方案：

3.2.1 振蕩電路設(shè)計

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合，由門電路組成的多諧振蕩器的振蕩周期不僅與時間常數(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，只能用于對頻率穩(wěn)定性要求不高的場合?？紤]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實現(xiàn)振蕩電路，得時鐘脈沖更穩(wěn)定，時間走的更準(zhǔn)37.268KHz晶振 通過cd4060分頻器進(jìn)行十四分頻得到0.5s的脈沖信號，再進(jìn)行一個SN74LS74進(jìn)行二分頻得到所需的秒脈沖信號：

3.2.2 校時電路設(shè)計

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

電路設(shè)計如下：

當(dāng)開關(guān)處于自然位置時分十位clk端所接為高電平，當(dāng)開關(guān)按下時則引入一低電平實其clk端有一個下降沿脈沖接入，使其產(chǎn)生了校時功能。

3.2.3顯示電路設(shè)計

顯示電路是用74ls48驅(qū)動七段共陰數(shù)碼管來作為時鐘顯示器。

電路設(shè)計如下：

3.2.4 計時電路設(shè)計

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

3.3 程序調(diào)試過程

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

開始調(diào)試：

1、首先調(diào)試的是秒位為何不走，先測晶振石否起振，測量后發(fā)現(xiàn)晶振正常起振，然后從74ls160的clk端用示波器測試一下沒有脈沖信號輸入，則找74ls74的輸出口也無脈沖，以次往前推，最后測量出從74ls74輸入端有正確的脈沖輸入，輸出端卻無脈沖輸出。觀察后沒有連接錯誤，故用萬用表測vcc.end端都有正確的電平接入，再測量兩點間是否有漏焊現(xiàn)象，最后測出一處漏焊點使D端與Q端沒有接通。重新焊接后秒位正常計時。

2、秒位正常計時，但向秒的十位進(jìn)位時總是顯示從8到19，查閱資料可知，在第一個160芯片到第二個160芯片中缺一個非門，充當(dāng)延時作用，使個位計數(shù)到9再來一個脈沖下計數(shù)時再向前進(jìn)位。加上非門進(jìn)位正常了。

3、秒位向分位進(jìn)位正常，但校時按鍵不能用，且分位向十分位不能進(jìn)位，通過觀察焊接對比原理圖與pcb圖后發(fā)現(xiàn)，開關(guān)接地的一端弄反了，應(yīng)是開關(guān)與接電容端相側(cè)對著的端接地。這個錯誤導(dǎo)致開關(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。修改過后則可以正常進(jìn)位，且兩開關(guān)都能用了。

4、顯示小時位的第一個數(shù)碼管一直不亮，通過測量發(fā)現(xiàn)led數(shù)碼管沒有燒壞，能正常工作，通過對比PCB圖觀察沒有焊接錯誤，用萬用表測量則發(fā)現(xiàn)驅(qū)動次led的74ls48管沒有正常接地，連接跳線處有一虛焊，重新焊接后恢復(fù)正常。

5、但分向小時不能進(jìn)位，由示波器觀察發(fā)現(xiàn)74ls160芯片clk端無脈沖輸入，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)原理圖一處錯誤，分向時進(jìn)位時是分滿60向前進(jìn)一個脈沖，故分的TC端不用再接到時的CLK端了。找到錯誤后用鑷子將板上的銅線劃段，則正常進(jìn)位了。

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

7、最后一個數(shù)碼管有三段老是不亮，觀察連接沒有錯誤，測量焊接也正常，最后用萬用表測量發(fā)現(xiàn)芯片沒有問題，那三段不亮的數(shù)碼管燒了。

8、調(diào)試好后在后來的觀察中發(fā)現(xiàn)從秒向分進(jìn)位時有時一下進(jìn)兩位，自己找不出來原因。問過老師后，老師說是由于防抖電容所致。嘗試著將電容先劃斷試了一下就沒有那種情況了。但此時校時開關(guān)由于抖動緣故，按一下有時跳3、4個位，校時不穩(wěn)定了。結(jié)論

此數(shù)字鐘相對于機(jī)械鐘來說有低功耗，高精度，數(shù)字化顯示和不易損壞等特點。符合人們?nèi)粘＜揖蛹稗k公對鐘表的要求，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)及實驗 內(nèi)蒙古大學(xué)出版社2005年

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

附圖: 電路原理圖:

第四篇：多功能數(shù)字鐘的設(shè)計080707

課程設(shè)計任務(wù)書

學(xué)生姓名：專業(yè)班級：電子科學(xué)與技術(shù)0601班 指導(dǎo)教師：吳友宇工作單位：信息工程學(xué)院題目:多功能數(shù)字鐘的設(shè)計初始條件：

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

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

1、課程設(shè)計工作量：1周。

2、技術(shù)要求：

① 設(shè)計一個數(shù)字鐘。要求用六位數(shù)碼管顯示時間，格式為00：00：00。

②具有60進(jìn)制和24進(jìn)制（或12進(jìn)制）計數(shù)功能，秒、分為60進(jìn)制計數(shù)，時為24進(jìn)制（或12進(jìn)制）計數(shù)。

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

④設(shè)計提供連續(xù)觸發(fā)脈沖的脈沖信號發(fā)生器，⑤具有校時單元、鬧鐘單元和整點報時單元。

⑥確定設(shè)計方案，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《武漢理工大學(xué)課程設(shè)計工作規(guī)范》要求撰寫設(shè)計報告書。全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。

時間安排：

1、月

2、月

2、月至月

2、月至月日，電路調(diào)試和設(shè)計說明書撰寫。

3、月

課設(shè)答疑地點：鑒主14樓電子科學(xué)與技術(shù)實驗室。

指導(dǎo)教師簽名：年月日

系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日

第五篇：基于VHDL的多功能數(shù)字鐘設(shè)計報告

基于VHDL的多功能數(shù)字鐘

設(shè)計報告

021215班 衛(wèi)時章 02121451

一、設(shè)計要求

1、具有以二十四小時制計時、顯示、整點報時、時間設(shè)置和鬧鐘的功能。

2、設(shè)計精度要求為1秒。

二、設(shè)計環(huán)境：Quartus II

三、系統(tǒng)功能描述

1、系統(tǒng)輸入：時鐘信號clk采用50MHz；系統(tǒng)狀態(tài)及較時、定時轉(zhuǎn)換的控制信號為k、set，校時復(fù)位信號為reset，均由按鍵信號產(chǎn)生。

2、系統(tǒng)輸出：LED顯示輸出；蜂鳴器聲音信號輸出。

3、多功能數(shù)字電子鐘系統(tǒng)功能的具體描述如下：

（一）計時：正常工作狀態(tài)下，每日按24h計時制計時并顯示，蜂鳴器無聲，逢整點報時。

（二）校時：在計時顯示狀態(tài)下，按下“k”鍵，進(jìn)入“小時”待校準(zhǔn)狀態(tài)，若此時按下“set”鍵，小時開始校準(zhǔn)；之后按下“k”鍵則進(jìn)入“分”待校準(zhǔn)狀態(tài)；繼續(xù)按下“k”鍵則進(jìn)入“秒”待復(fù)零狀態(tài)；再次按下“k”鍵數(shù)碼管顯示鬧鐘時間，并進(jìn)入鬧鐘“小時”待校準(zhǔn)狀態(tài)；再次按下“k”鍵則進(jìn)入鬧鐘“分”待校準(zhǔn)狀態(tài)；若再按下“k”鍵恢復(fù)到正常計時顯示狀態(tài)。若校時過程中按下“reset”鍵，則系統(tǒng)恢復(fù)到正常計數(shù)狀態(tài)。（1）“小時”校準(zhǔn)狀態(tài)：在“小時”校準(zhǔn)狀態(tài)下，顯示“小時”的數(shù)碼管以2Hz閃爍，并按下“set”鍵時以2Hz的頻率遞增計數(shù)。（2）“分”校準(zhǔn)狀態(tài)：在“分”校準(zhǔn)狀態(tài)下，顯示“分”的數(shù)碼管以2Hz閃爍，并按下“set”鍵時以2Hz的頻率遞增計數(shù)。（3）“秒”校準(zhǔn)狀態(tài)：在“秒復(fù)零”狀態(tài)下，顯示“秒”的數(shù)碼管以2Hz閃爍，并以1Hz的頻率遞增計數(shù)。

（4）鬧鐘“小時”校準(zhǔn)狀態(tài)：在鬧鐘“小時”校準(zhǔn)狀態(tài)下，顯示“小時”的數(shù)碼管以2Hz閃爍，并按下“set”鍵時以2Hz的頻率遞增計數(shù)。

（5）鬧鐘“分”校準(zhǔn)狀態(tài)：在鬧鐘“分”校準(zhǔn)狀態(tài)下，顯示“分”的數(shù)碼管以2Hz閃爍，并按下“set”鍵時以2Hz的頻率遞增計數(shù)。

（三）整點報時：蜂鳴器在“59”分鐘的第“51”、“53”、“55”、“57”秒發(fā)頻率為500Hz的低音，在“59”分鐘的第“59”秒發(fā)頻率為1000Hz的高音，結(jié)束時為整點。

（四）顯示：采用掃描顯示方式驅(qū)動4個LED數(shù)碼管顯示小時、分，秒由兩組led燈以4位BCD 碼顯示。

（五）鬧鐘：鬧鐘定時時間到，蜂鳴器發(fā)出頻率為1000Hz的高音，持續(xù)時間為60秒。

四、各個模塊分析說明

1、分頻器模塊(freq.vhd)（1）模塊說明：輸入一個頻率為50MHz的CLK，利用計數(shù)器分出 1KHz的q1KHz，500Hz的q500Hz，2Hz的q2Hz和1Hz的q1Hz。（2）源程序： library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity freq is

port

(CLK: in std_logic;

--輸入時鐘信號

q1KHz: buffer std_logic;

q500Hz: buffer std_logic;

q2Hz: buffer std_logic;

q1Hz: out std_logic);end freq;

architecture bhv of freq is begin P1KHZ:process(CLK)variable cout:integer:=0;begin

if CLK'event and CLK='1' then

cout:=cout+1;

--每來個時鐘上升沿時cout開始計數(shù) if cout<=25000 then q1KHz<='0';

--當(dāng)cout<=25000時，q1KHz輸出“0”

elsif cout<50000 then q1KHz<='1';--當(dāng)25000

else cout:=0;

--輸出“1”，完成1KHz頻率輸出 end if;

end if;end process;

P500HZ:process(q1KHz)

--q1KHz作為輸入信號，分出q500Hz variable cout:integer:=0;begin if q1KHz'event and q1KHz='1' then cout:=cout+1;if cout=1 then q500Hz<='0';

--二分頻

elsif cout=2 then cout:=0;q500Hz<='1';end if;

end if;end process;

P2HZ:process(q500Hz)variable cout:integer:=0;begin if q500Hz'event and q500Hz='1' then cout:=cout+1;if cout<=125 then q2Hz<='0';

elsif cout<250 then q2Hz<='1';

else cout:=0;end if;

end if;end process;

P1HZ:process(q2Hz)variable cout:integer:=0;begin if q2Hz'event and q2Hz='1' then cout:=cout+1;if cout=1 then q1Hz<='0';

elsif cout=2 then cout:=0;q1Hz<='1';end if;

end if;end process;end bhv;（3）模塊圖:

2、控制器模塊(contral.vhd)（1）模塊說明：輸入端口k，set鍵來控制6個狀態(tài)，這六個狀態(tài)分別是： 顯示計時時間狀態(tài)，調(diào)計時的時、分、秒的3個狀態(tài)，調(diào)鬧鈴的時、分的3個狀態(tài)，reset鍵是復(fù)位鍵，用來回到顯示計時時間的狀態(tài)。（2）波形仿真圖：

（3）模塊圖：

3、二選一模塊(mux21a.vhd)（1）源程序： library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity mux21a is port(a,b,s:in bit;

y:out bit);end entity mux21a;

architecture one of mux21a is begin

process(a,b,s)begin if s='0' then

y<=a;

--若s=0,y輸出a,反之輸出b。else y<=b;end if;end process;end architecture one;（2）仿真波形圖：

（3）模塊圖：

4、計時模塊

a.秒計時(second.vhd)（1）仿真波形圖：

（2）模塊圖：

b.分計時(minute.vhd)（1）仿真波形圖：

（2）模塊圖：

c.小時計時(hour.vhd)（1）仿真波形圖:

（2）模塊圖：

d.鬧鐘分計時(cntm60b.vhd)（1）仿真波形圖：

（2）模塊圖：

e.鬧鐘小時計時(cnth24b.vhd)（1）仿真波形圖：

（2）模塊圖:

5、鬧鐘比較模塊(compare.vhd)（1）模塊說明：比較正常計數(shù)時間與鬧鐘定時時間是否相等，若相等，compout輸出“1”，反之輸出“0”。（2）仿真波形圖：

（3）模塊圖:

6、報時模塊(bell.vhd)（1）模塊說明：該模塊既實現(xiàn)了整點報時的功能，又實現(xiàn)了鬧鈴的功能，蜂鳴器通過所選頻率的不同，而發(fā)出不同的聲音。（2）仿真波形圖：

（3）模塊圖：

7、控制顯示模塊(show_con.vhd)（1）模塊說明：該模塊實現(xiàn)了數(shù)碼管既可以顯示正常時間，又可以顯示鬧鐘時間的功能；調(diào)時過程的定時閃爍功能也在此模塊中真正實現(xiàn)。（2）源程序： library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity show_con is

port(th1,tm1,ts1:in std_logic_vector(7 downto 4);

th0,tm0,ts0:in std_logic_vector(3 downto 0);

bh1,bm1:in std_logic_vector(7 downto 4);

bh0,bm0:in std_logic_vector(3 downto 0);

sec1,min1,h1: out std_logic_vector(7 downto 4);

sec0,min0,h0: out std_logic_vector(3 downto 0);

q2Hz,flashs,flashh,flashm,sel_show:in std_logic);end show_con;

architecture rtl of show_con is begin process(th1,tm1,ts1,th0,tm0,ts0,bh1,bm1,bh0,bm0,q2Hz,flashs,flashh,flashm,sel_show)

begin

if sel_show='0'then

if(flashh='1'and q2Hz='1')then

h1<=“1111”;h0<=“1111”;--顯示小時數(shù)碼管以2Hz閃爍

min1<=tm1;min0<=tm0;

sec1<=ts1;sec0<=ts0;

elsif(flashm='1'and q2Hz='1')then

h1<=th1;h0<=th0;

min1<=“1111”;min0<=“1111”;

sec1<=ts1;sec0<=ts0;

elsif(flashs='1'and q2Hz='1')then

h1<=th1;h0<=th0;

min1<=tm1;min0<=tm0;

sec1<=“1111”;sec0<=“1111”;

else

h1<=th1;h0<=th0;

min1<=tm1;min0<=tm0;

sec1<=ts1;sec0<=ts0;

end if;

elsif sel_show='1'then--若sel_show為“1”，數(shù)碼管顯示鬧鐘時間

if(flashh='1' and q2Hz='1')then

h1<=“1111”;h0<=“1111”;

min1<=bm1;min0<=bm0;

sec1<=“0000”;sec0<=“0000”;

elsif(flashm='1' and q2Hz='1')then

h1<=bh1;h0<=bh0;

min1<=“1111”;min0<=“1111”;

sec1<=“0000”;sec0<=“0000”;

else

h1<=bh1;h0<=bh0;

min1<=bm1;min0<=bm0;

sec1<=“0000”;sec0<=“0000”;

end if;

end if;

end process;end rtl;（3）模塊圖：

8、動態(tài)掃描顯示模塊(scan_led.vhd)（1）模塊說明：由4組輸入信號和輸出信號進(jìn)而實現(xiàn)了時鐘時、分的動態(tài)顯示。（2）源程序： library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity scan_led is port(clk1:in std_logic;

h0:in std_logic_vector(3 downto 0);

h1:in std_logic_vector(7 downto 4);

min0:in std_logic_vector(3 downto 0);

min1:in std_logic_vector(7 downto 4);

ML:out std_logic_vector(7 downto 0);

MH:out std_logic_vector(7 downto 0);

HL:out std_logic_vector(7 downto 0);

HH:out std_logic_vector(7 downto 0));end scan_led;

architecture one of scan_led is signal cnt4:std_logic_vector(1 downto 0);signal a: std_logic_vector(3 downto 0);begin p1:process(clk1)begin

if clk1'event and clk1 ='1' then

cnt4<=cnt4+1;

if cnt4=3 then

cnt4<=“00”;end if;end if;end process p1;

p2:process(cnt4,h1,h0,min1,min0)begin case cnt4 is

--控制數(shù)碼管位選 when “00”=>case min0 is

when “0000”=>ML<=“11000000”;

when “0001”=>ML<=“11111001”;

when “0010”=>ML<=“10100100”;

when “0011”=>ML<=“10110000”;

when “0100”=>ML<=“10011001”;

when “0101”=>ML<=“10010010”;

when “0110”=>ML<=“10000010”;

when “0111”=>ML<=“11111000”;

when “1000”=>ML<=“10000000”;

when “1001”=>ML<=“10010000”;

when others=>NULL;

end case;when “01”=>case min1 is

when “0000”=>MH<=“11000000”;

when “0001”=>MH<=“11111001”;

when “0010”=>MH<=“10100100”;

when “0011”=>MH<=“10110000”;

when “0100”=>MH<=“10011001”;

when “0101”=>MH<=“10010010”;

when “0110”=>MH<=“10000010”;

when “0111”=>MH<=“11111000”;

when “1000”=>MH<=“10000000”;

when “1001”=>MH<=“10010000”;

when others=>NULL;

end case;when “10”=>case h0 is

when “0000”=>HL<=“11000000”;

when “0001”=>HL<=“11111001”;

when “0010”=>HL<=“10100100”;

when “0011”=>HL<=“10110000”;

when “0100”=>HL<=“10011001”;

when “0101”=>HL<=“10010010”;

when “0110”=>HL<=“10000010”;

when “0111”=>HL<=“11111000”;

when “1000”=>HL<=“10000000”;

when “1001”=>HL<=“10010000”;

when others=>NULL;

end case;when “11”=>case h1 is

when “0000”=>HH<=“11000000”;

when “0001”=>HH<=“11111001”;

when “0010”=>HH<=“10100100”;

when “0011”=>HH<=“10110000”;

when “0100”=>HH<=“10011001”;

when “0101”=>HH<=“10010010”;

when “0110”=>HH<=“10000010”;

when “0111”=>HH<=“11111000”;

when “1000”=>HH<=“10000000”;

when “1001”=>HH<=“10010000”;

when others=>NULL;

end case;when others =>null;end case;end process p2;end one;（3）模塊圖：

五、端口設(shè)定

k：button2，set：button1，reset：button0 ； Bell：SW1 用于開關(guān)蜂鳴器；

六、頂層電路圖

七、心得體會

此次的數(shù)字鐘設(shè)計重在于按鍵的控制和各個模塊代碼的編寫，雖然能把鍵盤接口和各個模塊的代碼編寫出來，并能正常顯示，但對于各個模塊的優(yōu)化設(shè)計還有一定的缺陷和不足，比如對按鍵消抖等細(xì)節(jié)處并未作出優(yōu)化。

經(jīng)過此次數(shù)字鐘的設(shè)計，我確實從中學(xué)到很多的東西。首先，通過VHDL硬件語言的學(xué)習(xí)，我充分認(rèn)識到了功能模塊如何用語言實現(xiàn)，讓我初步了解到了一個數(shù)字電路用硬件語言設(shè)計的方式和設(shè)計思想。其次，也讓我深深地體會到實踐的重要性，起初我學(xué)VHDL語言的時候，只是學(xué)得書本上的知識，經(jīng)過這次課程設(shè)計，通過對模塊的語言實現(xiàn)，對于VHDL語言我有了更深的認(rèn)識。而且在程序錯誤的發(fā)現(xiàn)和改正的過程中，我得到了更多的收獲，也確實讓我進(jìn)步了不少。再次，當(dāng)我遇到一些問題的時候，請教老師，和同學(xué)們一起討論，令我受益頗多！最后，這個多功能數(shù)字電子鐘是自我創(chuàng)造與吸取借鑒共同作用的產(chǎn)物，是自我努力的結(jié)果。這讓我對數(shù)字電路的設(shè)計充滿了信心。雖然課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，但這并不代表著我已經(jīng)真正掌握了VHDL語言，仍需繼續(xù)學(xué)習(xí)！