EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)鬧鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、大 慶 石 油 學(xué) 院課 程 設(shè) 計(jì)課 程 eda技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目 鬧鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系 電子科學(xué)學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 電子信息工程 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 年月日大慶石油學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程 eda技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目 鬧鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專業(yè) 電子信息工程 姓名 學(xué)號(hào) 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)帶鬧鐘功能的24小時(shí)計(jì)時(shí)器。它包括以下幾個(gè)組成部分：1、顯示屏，由4 個(gè)七段數(shù)碼管組成，用于顯示當(dāng)前時(shí)間(時(shí)：分)或設(shè)置的鬧鐘時(shí)間；2、數(shù)字鍵，實(shí)現(xiàn)09的輸入，用于輸入新的時(shí)間或新的鬧鐘時(shí)間；3、time(時(shí)間)鍵，用于確定新的時(shí)間設(shè)置；4、alarm(鬧鐘)鍵，用于確定

2、新的鬧鐘時(shí)間設(shè)置，或顯示已設(shè)置的鬧鐘時(shí)間；5、揚(yáng)聲器，在當(dāng)前時(shí)鐘時(shí)間與鬧鐘時(shí)間相同時(shí)，發(fā)出蜂鳴聲基本要求：1、計(jì)時(shí)功能：這是本計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)的基本功能，每隔一分鐘計(jì)時(shí)一次，并在顯示屏上顯示當(dāng)前時(shí)間。2、鬧鐘功能：如果當(dāng)前時(shí)間與設(shè)置的鬧鐘時(shí)間相同，則揚(yáng)聲器發(fā)出蜂鳴聲。3、設(shè)置新的計(jì)時(shí)器時(shí)間：用戶用數(shù)字鍵輸入新的時(shí)間，然后按time鍵確認(rèn)。在輸入過(guò)程中，輸入數(shù)字在顯示屏上從右到左依次顯示。例如，用戶要設(shè)置新的時(shí)間12：34，則按順序輸入“1”，“2”，“3”，“4”，與之對(duì)應(yīng)，顯示屏上依次顯示的信息為：“1”，“12”，“123”，“1234。如果用戶在輸入任意幾個(gè)數(shù)字后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，例如5 s，沒(méi)有按

3、任何鍵，則計(jì)時(shí)器恢復(fù)到正常的計(jì)時(shí)顯示狀態(tài)。主要參考資料：1 潘松著.eda技術(shù)實(shí)用教程(第二版). 北京：科學(xué)出版社,2005.2 康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分. 北京：高教出版社,2006.3 閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高教出版社,2003.完成期限 指導(dǎo)教師 專業(yè)負(fù)責(zé)人 一、總體設(shè)計(jì)思想1.基本原理該數(shù)字鐘可以實(shí)現(xiàn)3個(gè)功能：計(jì)時(shí)功能、定點(diǎn)報(bào)時(shí)功能和重置時(shí)間功能，因此有3個(gè)子模塊：計(jì)時(shí)、報(bào)時(shí)（speak）、重置時(shí)間(sd1，sd2)。其中計(jì)時(shí)模塊有4部分構(gòu)成：秒計(jì)時(shí)器（s1）、分計(jì)時(shí)器(m1)、時(shí)計(jì)時(shí)器(h1)。秒計(jì)時(shí)器（s1）是由一個(gè)60進(jìn)制的計(jì)數(shù)器構(gòu)成的，。clk為驅(qū)動(dòng)秒

4、計(jì)時(shí)器的時(shí)鐘，s1為秒計(jì)時(shí)器的輸出。分計(jì)時(shí)器（m1）是由一個(gè)60進(jìn)制的計(jì)數(shù)器構(gòu)成的， s1為驅(qū)動(dòng)分計(jì)時(shí)器工作的時(shí)鐘；m1為分計(jì)時(shí)器的輸出；時(shí)計(jì)時(shí)器（h1）是由一個(gè)24進(jìn)制的計(jì)數(shù)器構(gòu)成的， m1為驅(qū)動(dòng)時(shí)計(jì)時(shí)器工作的時(shí)鐘， h1為時(shí)計(jì)時(shí)器的輸出；報(bào)時(shí)模塊（speak）的功能是定時(shí)到時(shí)，speak輸出高電平，并且持續(xù)一段時(shí)間。2.設(shè)計(jì)框圖系統(tǒng)框圖主要分為三部分：第一部分為精準(zhǔn)秒脈沖產(chǎn)生電路，這里我們采用頻率為32.768khz的標(biāo)準(zhǔn)晶振搭成精準(zhǔn)的秒脈沖產(chǎn)生電路，為電子鐘提供精準(zhǔn)的秒脈沖輸入。第二部分為fpga核心控制電路，主要由型號(hào)為ep3c25e144c8n的芯片經(jīng)過(guò)編程以后，向譯碼顯示電路提供控

5、制信號(hào)。第三部分為譯碼顯示電路，由4片74ls47驅(qū)動(dòng)4個(gè)7段數(shù)碼管，在核心控制電路輸出的控制信號(hào)的控制下，顯示相應(yīng)的時(shí)、分、秒。具體框圖如下圖1所示。精 準(zhǔn) 秒 脈 沖產(chǎn) 生 電 路fpga 核 心控 制 電 路譯 碼 顯 示 電路圖1二、設(shè)計(jì)步驟和調(diào)試過(guò)程1、總體設(shè)計(jì)電路 （1）、秒脈沖產(chǎn)生電路 如下圖所示，由32.768khz的晶振產(chǎn)生經(jīng)過(guò)cd4060分頻產(chǎn)生精準(zhǔn)的秒脈沖。圖2（2）、fpga 核 心控 制 電 路 對(duì)ep1k30tc144-3進(jìn)行編程，輸出控制信號(hào)。 fpga 控 制 芯片ep1k30tc144-3圖3（3）、譯 碼 顯 示 電路 如圖，由cd4511驅(qū)動(dòng)7段數(shù)碼管進(jìn)行

6、顯示。圖42、模塊設(shè)計(jì)和相應(yīng)模塊程序（1）、分計(jì)時(shí)器（second1）-分鐘十位m110:process(clk,min2,sec1,sec2,md1,md2) beginif clkevent and clk=1 thenif (min1=0101 and min2=1001) and (sec1=0101 and sec2=1001) then min1=0000;elsif min1=0101and min2=1001and (md1=0 and md2=00)thenmin1=0000;elsif (min2=1001and (sec1=0101 and sec2=1001) or (

7、min2=1001and md1=0 and md2=00) then min1=min1+1;end if;end if;-end if;end process m110;-分鐘個(gè)位m220:process(clk,sec1,sec2,md1,md2)beginif clkevent and clk=1 thenif min2=1001and (sec1=0101 and sec2=1001) then min2=0000;elsif min2=1001and (md1=0 and md2=00) then min2=0000;else if (sec1=0101 and sec2=1001

8、) or(md1=0 and md2=00)thenmin2=min2+1;end if;end if;end if;end process m220;（2）、時(shí)計(jì)時(shí)器（hour1）-小時(shí)十位h110:process(clk,hou2,min1,min2,sec1,sec2,md1,md2)beginif clkevent and clk=1 thenif (hou1=00010 and hou2=00011)and(min1=0101 and min2=1001) and (sec1=0101 and sec2=1001) then hou1=00000;elsif hou1=00010an

9、d hou2=00011and md1=0 and md2=01 then-當(dāng)時(shí)間為23點(diǎn)且處于校時(shí)狀態(tài)時(shí)hou1=00000;elsif (hou2=01001and(min1=0101 and min2=1001) and (sec1=0101 and sec2=1001)or (hou2=01001and md1=0 and md2=01) then hou1=hou1+1;end if;end if;end process h110;-小時(shí)個(gè)位h220:process(clk,min1,min2,sec1,sec2,md1,md2,hou1)beginif clkevent and c

10、lk=1 thenif (hou1=00010 and hou2=00011)and(min1=0101 and min2=1001) and (sec1=0101 and sec2=1001) then hou2=00000;elsif hou2=01001and(min1=0101 and min2=1001) and (sec1=0101 and sec2=1001) then hou2=0000;elsif (hou2=01001and md1=0 and md2=01) or (hou1=00010and hou2=00011) then hou2=00000;-md=1;elsif

11、 (min1=0101 and min2=1001) and (sec1=0101 and sec2=1001)or (md1=0 and md2=01) then hou2=hou2+1;-speak=clk;end if;end if;end process h220;（3）、 報(bào)時(shí)模塊（speak）-鬧鈴speaker:process(clk,hou1,hou2,min1,min2)beginif clkevent and clk=1thenif seth1=hou1 and seth2=hou2 and setm1=min1 and setm2=min2 then speak=clk;

12、else speak=0;end if;end if;end process speaker;disp:process(md1,hou1,hou2,min1,min2,sec1,sec2,seth1,seth2,setm1,setm2)beginif md1=0 then h1=hou1;h2=hou2; -計(jì)時(shí)時(shí)間顯示和設(shè)置模式m1=min1;m2=min2; s1=sec1;s2=sec2;else -鬧鈴時(shí)間現(xiàn)實(shí)和設(shè)置模式h1=seth1;h2=seth2; m1=setm1;m2=setm2;s1=1111;s2=1111;end if;end process disp;end one

13、;3、仿真及仿真結(jié)果分析（1）、秒時(shí)鐘仿真 如圖5，s2滿10進(jìn)1，s1滿6進(jìn)一，即完成60進(jìn)制秒鐘計(jì)時(shí)。圖5（2）、分時(shí)鐘仿真 如圖6，m2滿10進(jìn)1，m1滿6進(jìn)一，即完成60進(jìn)制分鐘計(jì)時(shí)。圖6（3）、報(bào)時(shí)仿真 為了便于觀察，此處定時(shí)為18秒，如圖speak在18秒結(jié)束后被置高。（4）、功能仿真rtl圖4、實(shí)驗(yàn)調(diào)試結(jié)果在波形仿真時(shí)，遇到了一些困難,想要的結(jié)果不能在波形上得到正確的顯示:在設(shè)定輸入的時(shí)鐘信號(hào)后，數(shù)字鐘開(kāi)始計(jì)數(shù)，但是始終看不到小時(shí)、星期的循環(huán)計(jì)數(shù)。后來(lái)，在數(shù)十次的調(diào)試之后，才發(fā)現(xiàn)是因?yàn)檩斎氲臅r(shí)鐘信號(hào)對(duì)于小時(shí)、星期來(lái)說(shuō)太短了。經(jīng)過(guò)屢次調(diào)試，終于找到了比較合適的輸入數(shù)值：分鐘的初始值

14、可以設(shè)為57（58、59都可以），小時(shí)的初始值可以設(shè)為23，這樣，仿真之后，就能清楚的看出分鐘、小時(shí)的循環(huán)計(jì)數(shù)。另外，endtime的值需要設(shè)置的長(zhǎng)一點(diǎn)：10us左右，輸入的時(shí)鐘周期值要設(shè)置的短一點(diǎn)：5ns左右。三、結(jié)論及心得體會(huì)通過(guò)這次設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加深了對(duì)eda的了解，讓我對(duì)它有了更加濃厚的興趣。同時(shí)也遇到了不少困難，特別是各元件之間的連接，以及信號(hào)的定義，總是出現(xiàn)錯(cuò)誤，不過(guò)在細(xì)心的檢查下，終于找出了錯(cuò)誤和警告?？偟膩?lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘還是讓我學(xué)到不少東西，有點(diǎn)小小的成就感，終于覺(jué)得平時(shí)所學(xué)的知識(shí)有了實(shí)用的價(jià)值，達(dá)到了理論與實(shí)際相結(jié)合的目的，不僅學(xué)到了不少知識(shí)，而且鍛煉了自己的能力，對(duì)今后的學(xué)習(xí)有了更充滿了信心。參考資料1 潘松著.eda技術(shù)實(shí)用教程(第二版). 北京：科學(xué)出版社,2005.2 康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分. 北京：高教出版社,2006.3 閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高教出版社,2003.大慶石油學(xué)院課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表課程名稱eda技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目名稱鬧鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名