電子技術(shù)綜合設(shè)計與實踐實踐報告

1、i課課 程程 設(shè)設(shè) 計計 課程名稱 電子技術(shù)綜合設(shè)計與實踐 題目名稱 數(shù)字鐘 學(xué)生學(xué)院 自動化學(xué)院 專業(yè)班級 電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 號 3113001502 學(xué)生姓名 李洪超 指導(dǎo)教師 尹明 2015 年 9 月 5 日ii 目 錄1 1 設(shè)計任務(wù)目的與要求設(shè)計任務(wù)目的與要求.2 21.1 設(shè)計目的 .21.2 設(shè)計要求 .22 2 模塊及其原理介紹模塊及其原理介紹.2 22.1 分頻模塊 .22.2 計時模塊 .22.3 校時模塊 .22.4 顯示模塊 .33 3 設(shè)計方案設(shè)計方案.3 33.1 基本原理框圖 .33.2 分頻器 .33.3 計數(shù)部分 .43.4 校時部分 .53.5 譯碼

2、和顯示 .53.6 電路總圖 .64 4 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析.6 64.1 測試正常計時功能 .64.2 測試校時功能 .65 5 結(jié)論與問題討論結(jié)論與問題討論.6 6參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).7 711 1 設(shè)計任務(wù)目的與要求設(shè)計任務(wù)目的與要求1.1 設(shè)計目的（1）熟練運用數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計。（2）按要求設(shè)計一個數(shù)字鐘。1.2 設(shè)計要求（1）要求顯示秒、分、時，可以完成 00:00:00 到 23:59:59 的計時功能。（2）可校時，可調(diào)零。2 2 模塊及其原理介紹模塊及其原理介紹2.1 分頻模塊分頻模塊使用的是 quartus中自帶的可設(shè)置的計數(shù)器：lpm_c

3、ounter（在本實驗中分別需要一個 24 位和 25 位的 lpm_counter） ，其輸出的 carry_out 為我們所需要的時鐘信號。由于 de2 板上只能選擇 27mhz 和 50mhz 的時鐘輸入，為了便于分頻，選擇了 50mhz 的時鐘。通過分頻后，分別得到約為 1.49hz 的時鐘作為計數(shù)器的時鐘輸入，約為 2.98hz 作為校時電路的時鐘輸入。2.2 計時模塊計時電路：由計時部分、數(shù)據(jù)選擇器和譯碼器（因數(shù)據(jù)選擇器和譯碼器部分涉及到其他模塊，所以在下文另作解釋）組成，它是數(shù)字鐘的關(guān)鍵部分。計時部分：由兩個六十進(jìn)制（用于計分和秒）和一個二十四進(jìn)制（用于計小時）計數(shù)器組成，其中六

4、十進(jìn)制計數(shù)器由六進(jìn)制計數(shù)器和十進(jìn)制計數(shù)器組成（皆采用了 74160 芯片） ；二十四進(jìn)制的小時計數(shù)器由三進(jìn)制計數(shù)器和十進(jìn)制計數(shù)器得到，為了實現(xiàn)二十四進(jìn)制，做出以下設(shè)置：當(dāng)小時的個位為“2” ，小時的十位為“4”時，對兩個計數(shù)器同時進(jìn)行清零。當(dāng)各個計數(shù)器處于正常計時狀態(tài)時，得到的時鐘是 1.49hz 的脈沖。2.3 校時模塊由計數(shù)器的計數(shù)過程可知，正常計數(shù)時，當(dāng)秒計數(shù)器（六十進(jìn)制）計數(shù)到 59 時，再來一個脈沖，則計數(shù)器清零，重新開始新一輪的計數(shù)，同時通過一個二輸入的與非門，實現(xiàn)當(dāng)秒的十位為“6”時，輸出的信號由高電平變?yōu)榈碗娖剑谙乱粋€周期時又回到高電平，從而得到一個上升沿作為分的個位計數(shù)器的

5、計數(shù)脈沖，使其計數(shù)一次?，F(xiàn)在，為了加入校2時功能，我們增加了 2 選 1 的數(shù)據(jù)選擇器。調(diào)分部分：把秒計數(shù)器給的計數(shù)信號和一個頻率為的脈沖信號同時接到一個 2 選 1 的數(shù)據(jù)選擇器的兩個數(shù)據(jù)輸入端，而位選信號則接一個撥動開關(guān)。當(dāng)撥動開關(guān)不撥下去時（即為 0） ，數(shù)據(jù)選擇器將秒計數(shù)器的計數(shù)信號給到分的個位計數(shù)器，此時，計數(shù)器正常工作；當(dāng)撥動開關(guān)撥下去時（即為 1） ，數(shù)據(jù)選擇器將另外一個信號作為分計數(shù)器的計數(shù)脈沖，使其計數(shù)頻率加快，當(dāng)達(dá)到正確時間時，把撥動開關(guān)上撥回到正常工作狀態(tài)，從而達(dá)到調(diào)分的目的。調(diào)時部分也采用類似的方法。2.4 顯示模塊數(shù)據(jù)選擇器：解決顯示問題。所采用 6 個數(shù)據(jù)選擇器，分

6、別對應(yīng)秒的十位和個位，分的十位和個位，時的十位和個位。譯碼器：用 7447 芯片，它為 bdc 碼-七段譯碼器。顯示器件：采用了七段 bcd 數(shù)碼管。3 3 設(shè)計方案設(shè)計方案3.1 基本原理框圖 數(shù)字鐘的基本原理框圖3.2 分頻器 3分頻器 1： 分頻器 2：3.3 計數(shù)部分60 進(jìn)制計數(shù)器：構(gòu)成秒和分的時鐘計時 24 進(jìn)制計數(shù)器：構(gòu)成小時的時鐘計時43.4 校時部分3.5 譯碼和顯示53.6 電路總圖數(shù)字鐘電路設(shè)計總圖4 4 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析4.1 測試正常計時功能下載到 de2 教學(xué)開發(fā)板上后，數(shù)字鐘開始工作，能夠顯示時分秒和兩個“”共 8 個位的顯示，檢查到每個為的進(jìn)

7、制正常，秒到分和分到時的進(jìn)位功能也正常實現(xiàn)。4.2 測試校時功能 在分配管腳時，設(shè)置了作為第一個二選一數(shù)據(jù)選擇器 s 處 input 連接撥動開光 sw2，設(shè)置了作為第二個二選一數(shù)據(jù)選擇器 s 處 input 連接撥動開光 sw3。撥動調(diào)分的開關(guān) sw2，分的個位開始以更快的頻率進(jìn)行計數(shù)，調(diào)分功能實現(xiàn)。撥動調(diào)分的開關(guān) sw3，時的分位開始以更快的頻率進(jìn)行計數(shù)，調(diào)分功能實現(xiàn)。 5 5 結(jié)論與問題討論結(jié)論與問題討論（1）遇到的問題：編譯過程無法連接，程序無法下載到 de2 教學(xué)板上。 討論結(jié)果：缺少相關(guān)驅(qū)動，win10 系統(tǒng)不兼容。（2）遇到的問題：在設(shè)計分頻器時，頻率的準(zhǔn)確度較低。 解決辦法：經(jīng)過多次實驗及計算得到較為接近真實值的頻率輸入。將分頻分段成 2hz6后，再經(jīng)過分頻器，將頻率降為一半，即 1hz。（3）感受與收獲：本次實驗做好資料的收集是最為關(guān)鍵的一步，因為同一個項目可以有多種方案實現(xiàn)，但其實它們之間有很大的聯(lián)系。我們組所做的數(shù)字鐘還有待改善，基本可以實現(xiàn)顯示時鐘的功能，還可以附加其他功能加以完善，如：鬧鐘