數(shù)字電子鐘實(shí)驗(yàn)報(bào)告有完整電路圖_第1頁
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文檔簡介

1、第 1 頁目錄第一章數(shù)字電子鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要1.1數(shù)字電子鐘摘要 .3 1.2本文關(guān)鍵詞 .3 第二章數(shù)字電子中系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)過程與實(shí)現(xiàn)2.1.技術(shù)指標(biāo) .4 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) .4 2.2.1 系統(tǒng)框圖 .6 2.2.2 方案論證 .7 2.3單元電路 .8 2.3.1 分頻器 .8 2.3.2 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器 .9 2.3.3 24進(jìn)制計(jì)數(shù)器 .10 2.3.4 12與 24小時(shí)轉(zhuǎn)換器 11 2.3.5 四位動態(tài)顯示器 .17 2.3.6 整點(diǎn)與學(xué)號報(bào)時(shí) .18 2.3.7 鬧鐘.22 2.3.8 校時(shí)校分 .24 2.4整體電路圖 25 第 2 頁2.5單元電路功能測試 26 2.6整體電

2、路功能測試 32 2.7實(shí)驗(yàn)完成情況 37 第三章實(shí)驗(yàn)原件清單 .38 第四章結(jié)束語.39 參考文獻(xiàn) .43 附錄(預(yù)習(xí)電路圖與正式電路圖) 第 3 頁第一章數(shù)字電子鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要1.1 數(shù)字電子鐘課題設(shè)計(jì)摘要課程題目:數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)摘要:數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置,與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性,且無機(jī)械裝置,具有更更長的使用壽命,因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路,其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。通過數(shù)字電路的技術(shù)使用,分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼與顯示器以及各種選擇控制端實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘準(zhǔn)確計(jì)時(shí),校時(shí),設(shè)定鬧鐘,整點(diǎn)報(bào)時(shí),12 與24 小時(shí)轉(zhuǎn)

3、換,以及整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能。本次課程設(shè)計(jì)采用了 xilinx 公司的設(shè)計(jì)軟件foundation3.1 ,通過電腦仿真來設(shè)計(jì)電路圖, 然后下載到芯片95108,再通過硬件具體顯示數(shù)字鐘,并測試其各個(gè)模塊的功能。1.2 本文關(guān)鍵詞60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器, 24 進(jìn)制計(jì)數(shù)器,譯碼與顯示電路第 4 頁第二章數(shù)字電子中系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)過程與實(shí)現(xiàn)2.1 技術(shù)指標(biāo)2.1.1 整體功能數(shù)字電子鐘能以秒為最小時(shí)間單位計(jì)時(shí),同時(shí)應(yīng)能用數(shù)字直觀顯示當(dāng)前的時(shí)與分,通過一個(gè)放光二極管顯示秒,用兩個(gè)發(fā)光二極管指示上、下午,可以手動校時(shí),可以設(shè)定鬧鐘時(shí)間,以及事項(xiàng)整點(diǎn)報(bào)時(shí)和學(xué)號報(bào)時(shí)的功能。2.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)字電子鐘的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖

4、如圖2-1 所示。 圖中的秒信號電路產(chǎn)生1hz 的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)時(shí)信號,計(jì)時(shí)電路記錄當(dāng)前的時(shí),分值,數(shù)字顯示以數(shù)字的方式顯示出當(dāng)前的時(shí)間值,鬧鐘電路用與設(shè)定鬧鐘,報(bào)時(shí)電路用于整點(diǎn)報(bào)時(shí)以及學(xué)號報(bào)時(shí),時(shí)分調(diào)校電路用于校正當(dāng)前的時(shí)間。第 5 頁圖 2-1 2.1.3 電氣指標(biāo)(1)最小計(jì)時(shí)時(shí)間單位為1s。(2) 秒和分的范圍是 0059, 小時(shí)的計(jì)時(shí)范圍是 0023,并可手動將小時(shí)計(jì)時(shí)范圍轉(zhuǎn)換為0012,同時(shí)指示上下午。(3)可以手動校正分,時(shí)。(4)具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能,要求每個(gè)整點(diǎn)前鳴叫4 次低音(500hz) ,整點(diǎn)時(shí)鳴叫一次高音( 1000hz) ,同時(shí)在自己學(xué)號前也要鳴叫4 次低音,計(jì)時(shí)到自己學(xué)號時(shí)

5、鳴叫高音( 1000hz) 。(5)通過轉(zhuǎn)換開關(guān),可使電子鐘具有鬧鐘功能,可以計(jì)時(shí)電路秒信號數(shù)字顯示時(shí)、分調(diào)整電路報(bào)時(shí)電路鬧鐘電路第 6 頁手動設(shè)置鬧鐘的時(shí)與分。2.1.4 設(shè)計(jì)條件使用xilinx公司的foundation3.1 仿真軟件,選用xc9500系列芯片中的95108pc84下載后通過硬件連接電路實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能。2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘主體電路應(yīng)由以下幾部分組成:通過分頻器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒信號,以及報(bào)時(shí)與鬧鐘需要的500hz 與1000hz的信號;60 進(jìn)制分秒計(jì)數(shù)器以及24 小時(shí)與 12 小時(shí)的時(shí)計(jì)數(shù)器;分、時(shí)的譯碼顯示部分;校時(shí)電路;整點(diǎn)和學(xué)號報(bào)時(shí)電路;以及鬧鐘定時(shí)電路。數(shù)字鐘

6、的工作原理是:由信號給出的信號經(jīng)過分頻后得到 1hz 的標(biāo)準(zhǔn)信號,作為秒計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖;秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿 60 后,向分計(jì)數(shù)器發(fā)出進(jìn)位脈沖;分計(jì)數(shù)器計(jì)滿 60 后,向時(shí)計(jì)數(shù)器發(fā)出進(jìn)位脈沖;小時(shí)按照24 小時(shí)進(jìn)制或“ 12 翻 1”規(guī)律計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的輸出分別驅(qū)動譯碼電路,數(shù)碼管顯示時(shí)間。當(dāng)時(shí)鐘出現(xiàn)誤差時(shí)可以通過控制開關(guān)進(jìn)行校時(shí)校分。通過控制開關(guān)可以顯示鬧鐘的時(shí)間,并調(diào)整鬧鐘的分與時(shí),還可以通過控制開關(guān)顯示第 7 頁24 小時(shí)計(jì)時(shí)或者12小時(shí)計(jì)時(shí)。系統(tǒng)框圖如圖2-2 所示。1hz 1khz 2khz 500hz 方案論證:本次課程設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘通過電腦仿真,然后通過硬件實(shí)現(xiàn)電路的顯示與功能的調(diào)試,都

7、是實(shí)際可行的,可以操作的,而且各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)也是合理的,方案具有可行性。分顯示器整點(diǎn)與 學(xué)號報(bào)時(shí)系統(tǒng)時(shí)顯示器時(shí)譯碼器秒 計(jì) 數(shù)器鬧 鐘 系統(tǒng)分譯碼器時(shí)計(jì)數(shù)器分頻器分計(jì)數(shù)器校分電路單次脈沖校時(shí)電路控制電路第 8 頁2.3 單元電路2.3.1 分頻器分頻器的功能主要有兩個(gè):一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒信號;二是提供給功能擴(kuò)展電路所需要的信號,如仿電臺報(bào)時(shí)用的 1000hz的高音頻信號和500hz的低音頻信號等。用一個(gè) 2 分頻的計(jì)數(shù)器把輸入的2000hz 的信號分成1000hz的信號,然后用 3級 m=10 的計(jì)數(shù)器對 1000hz的信號進(jìn)行分頻,得到 1hz 的標(biāo)準(zhǔn)信號。如圖 2-3 從 1000hz的信號取

8、出 2分頻的信號即 500hz,可用作低音信號。500hz 1hz 2000hz1000hz圖 2-3 分頻電路可以選用74160 作為計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)分頻,分頻器的具體電路如下圖2-4所示。m=2計(jì)數(shù)器m=10 計(jì)數(shù)器m=10 計(jì)數(shù)器m=10 計(jì)數(shù)器第 9 頁圖 2-4 2.3.2 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器 c60 電子中的分和秒計(jì)時(shí)采用的是60進(jìn)制的技術(shù)方式,其計(jì)數(shù)規(guī)律 00,01,02,03 58,59,00選用十進(jìn)制的或16 進(jìn)制的計(jì)數(shù)器進(jìn)行兩級級聯(lián)即可構(gòu)成m=60 的計(jì)數(shù)器。如圖 2-5 所示第 10 頁圖 2-5 兩個(gè) 74160同步級聯(lián)以復(fù) 0 法構(gòu)成六十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器,第一片 m=10,第二片

9、 m=6,在計(jì)數(shù)達(dá)到 59 的時(shí)候進(jìn)位段輸出高電平。2.3.3 24 小時(shí)進(jìn)制計(jì)數(shù)器 c24 圖 2-6 所示電路是由兩片74160組成的能實(shí)現(xiàn)24 進(jìn)制的同步遞增計(jì)數(shù)器。圖中個(gè)位與十位計(jì)數(shù)器均接成十進(jìn)制計(jì)數(shù)形式,采用同步級連方式。十位與個(gè)位的輸出端分別是 h2d, h2c, h2b,h2a,h1d, h1c,h1b,h1a 選擇十位計(jì)數(shù)器的輸出端h2b 和個(gè)位計(jì)數(shù)器的輸出端h1c 通過與非門 nand2 控制兩片計(jì)數(shù)器第 11 頁的清零端( clr ) ,利用狀態(tài)24 反饋清零,可實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)。圖 2-6 2.3.4 12 與 24 進(jìn)制計(jì)數(shù)器的轉(zhuǎn)換12 小時(shí)采用的是“ 12 翻 1

10、”的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器,當(dāng)數(shù)字鐘的計(jì)時(shí)器運(yùn)行到12時(shí) 59分 59秒時(shí),秒的個(gè)位計(jì)數(shù)器再接收一個(gè)秒脈沖時(shí),數(shù)字鐘應(yīng)自動顯示為01 時(shí) 00分 00 秒,實(shí)現(xiàn)日常生活中習(xí)慣用的計(jì)時(shí)規(guī)律。在本次實(shí)驗(yàn)中并沒有用原理圖實(shí)現(xiàn)12 小時(shí)的計(jì)數(shù)器,而是采用第 12 頁vhdl 語言構(gòu)造一個(gè)原件將24小時(shí)對應(yīng)轉(zhuǎn)化成12小時(shí)。同時(shí)輸出一個(gè)控制端在12 小時(shí)進(jìn)制時(shí)顯示上、下午。vhdl 語言代碼如下:library ieee; use ieee. std_logic_1164.all; entity cntm12 is port(h1a:in std_logic; h1b:in std_logic; h1c:in s

11、td_logic; h1d:in std_logic; h2a:in std_logic; h2b:in std_logic; h2c:in std_logic; h2d:in std_logic; h1aout:out std_logic; h1bout:out std_logic; h1cout:out std_logic; h1dout:out std_logic; h2aout:out std_logic; h2bout:out std_logic; h2cout:out std_logic; h2dout:out std_logic; amorpm:out std_logic); e

12、nd cntm12; architecture beh of cntm12 is signal temp_in : std_logic_vector (7 downto 0); signal temp_out: std_logic_vector (8 downto 0); begin temp_in temp_out temp_out temp_out temp_out temp_out temp_out temp_out temp_out temp_out temp_out temp_out temp_out temp_out temp_out temp_out temp_out temp_

13、out temp_out temp_outtemp_out temp_outtemp_out temp_out temp_outtemp_out=000000000; end case; amorpm=temp_out(8); h2dout=temp_out(7); h2cout=temp_out(6); h2bout=temp_out(5); h2aout =temp_out(4); h1dout=temp_out(3); h1cout=temp_out(2); h1bout=temp_out(1); h1aout=temp_out(0); 第 14 頁end process; end be

14、h; 管腳 h2d,h2c,h2b,h2a 為時(shí)的十位, h1d,h1c,h1b, h1a 為時(shí)的個(gè)位 ,分別接 24 小時(shí)進(jìn)制的輸出端,通過判斷將其轉(zhuǎn)化為12 小時(shí)進(jìn)制時(shí)的數(shù)字輸出,輸出端為h2dout,h2cout,h2bout,h2aout,h1dout, h1cout,h1bout,h1aout,amorpm輸出 1 為上午,0為下午。元件封裝后如圖2-7 圖 2-7 然后通過數(shù)據(jù)選擇器選擇24 或者 12 進(jìn)制的信號進(jìn)行第 15 頁輸出。四片數(shù)據(jù)選擇器74153 的 co1 與 co2 端分別接c24 的輸出端與 c24to12 的輸出端,在74153的 b 端輸入的是 0 ,當(dāng) a

15、 端輸入 0時(shí),輸出 12 小時(shí)計(jì)時(shí)的時(shí)間,在 a 端輸入 1時(shí),輸出 24 小時(shí)計(jì)時(shí)的時(shí)間。原件內(nèi)部電路圖如圖2-8所示。原件封裝后為 choose12or24輸入端為 h2d24,h2c24, h2b24,h2a24,h1d24,h1c24,h1b24,h1a24, h2d12, h2c12,h2b12,h2a12h1d12,h1c12,h1b12,h1a12, 輸 出端 h2dout,h2cout,h2bout,h2aout,h1dout,h1c out,h1bout,h1aout 。choose12or24 端選擇輸出12 小時(shí)或者 24 小時(shí)的時(shí)間。如圖2-9 所示。圖 2-8 第

16、16 頁圖 2-9 最后將 c24,c24to12 和 choose12or24連接起來,封裝成時(shí)的計(jì)數(shù)與轉(zhuǎn)換模塊hour。內(nèi)部電路與原件分別如圖 2-10,2-11。圖 2-10 第 17 頁圖 2-11 2.3.4 四位動態(tài)顯示電路dtxs 數(shù)字鐘只要求輸出時(shí)與分,所以可以采用四位動態(tài)顯示電路輸出時(shí)與分的十位和個(gè)位。使用2 片 74153 與74139 將四個(gè)位上的數(shù)字動態(tài)顯示到數(shù)碼管上,使用74161構(gòu)成一個(gè)模為4 的計(jì)數(shù)器,將 74153上時(shí)與分十位與個(gè)位的輸入分別輸出到數(shù)碼管,由于計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的速度非??煲约叭搜鄣臏粜?yīng),察覺不到數(shù)字的變化,最后將看到四位數(shù)字同時(shí)顯示到數(shù)碼管上。74

17、161的 cp端接到 1khz 的信號上。具體電路如2-12。第 18 頁圖 2-12 2.3.6 整點(diǎn)與學(xué)號報(bào)時(shí)電路jtclockcp 電子鐘走到整點(diǎn)時(shí)即發(fā)出音響,通常按照 4 低音、1高音的順序發(fā)出間斷的聲響,以最后一聲高音為整點(diǎn)時(shí)刻。只要整點(diǎn)報(bào)時(shí)的時(shí)刻,即各個(gè)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)分揀出來,控制報(bào)時(shí)的音響電路即可達(dá)到報(bào)時(shí)的效果。報(bào)時(shí)的時(shí)間為 59 分的 51 秒,53 秒,55秒,57 秒與 59 秒前四聲為低音,最后一聲為高音。而學(xué)號報(bào)時(shí)也是在學(xué)號前一分鐘的 51, 53, 55, 57, 59 秒發(fā)出聲音。在低音時(shí)輸出 500hz信號,在高音時(shí)輸出 1000hz信號。輸入端分別是秒、 分、時(shí)計(jì)

18、數(shù)器的輸出端。輸出端為o500hz與 o1khz,再通過第 19 頁74153選擇輸出的是500hz 的信號還是 1khz 的信號。此原件使用 vhdl 語言設(shè)計(jì),具體代碼如下:library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity jtclock isport ( h1a:in std_logic; h1b:in std_logic; h1c:in std_logic; h1d:in std_logic; h2a:in std_logic; h2b:in std_logic; h2c:in std_logic; h2d:in std_logic;

19、m1a: in std_logic; m1b: in std_logic; m1c: in std_logic; m1d: in std_logic; m2a: in std_logic; m2b: in std_logic; m2c: in std_logic; m2d: in std_logic; s1a: in std_logic; s1b: in std_logic; s1c: in std_logic; s1d: in std_logic; s2a: in std_logic; s2b: in std_logic; s2c: in std_logic; s2d: in std_log

20、ic; o1khz: out std_logic; o500hz: out std_logic ); end jtclock; 第 20 頁architecture jtclock_arch of jtclock is begin process(h2a,h2b,h2c,h2d,h1a,h1b,h1c,h1d,m1a,m1b,m1c,m1d,m2a,m2b,m2c,m2d,s1a,s1b,s1c,s1d,s2a,s2b,s2c,s2d) begin if(m2d = 0 and m2c=1 and m2b=0 and m2a=1and m1d= 1 and m1c= 0 and m1b = 0

21、 and m1a= 1 and s2d =0 and s2c=1 and s2b= 0 and s2a = 1and s1d=1 and s1c=0 and s1b= 0 and s1a=1) then o500hz=0; o1khz=1; elsif(m2d = 0 and m2c=1 and m2b=0 and m2a=1 and m1d= 1 and m1c= 0 and m1b = 0 and m1a= 1 and s2d =0 and s2c=1 and s2b = 0 and s2a = 1 and s1d=0 and s1c=0 and s1b= 0 and s1a = 1)th

22、en o500hz =1; o1khz =0; elsif(m2d = 0 and m2c=1 and m2b=0 and m2a=1 and m1d= 1 and m1c= 0 and m1b = 0 and m1a= 1 and s2d =0 and s2c=1 and s2b = 0 and s2a = 1and s1d=0 and s1c=0 and s1b= 1 and s1a = 1)then o500hz =1; o1khz =0; elsif(m2d = 0 and m2c=1 and m2b=0 and m2a=1 and m1d= 1 and m1c= 0 and m1b

23、= 0 and m1a= 1 and s2d =0 and s2c=1 and s2b = 0 and s2a = 1and s1d=0 and s1c=1 and s1b= 0 and s1a = 1)then o500hz =1; o1khz =0; elsif(m2d = 0 and m2c=1 and m2b=0 and m2a=1 and m1d= 1 and m1c= 0 and m1b = 0 and m1a= 1 and s2d =0 and s2c=1 and s2b = 0 and s2a = 1and s1d=0 and s1c=1 and s1b= 1 and s1a

24、= 1)then o500hz =1; o1khz =0; elsif(h2d=0 and h2c =0and h2b=0and h2a = 1 and h1d= 0 and h1c = 1 and h1b=0 and h1a = 0 and m2d = 0 and 第 21 頁m2c=0 and m2b=1 and m2a=0 and m1d= 0 and m1c= 1 and m1b = 0 and m1a= 1 and s2d =0 and s2c=1 and s2b = 0 and s2a = 1and s1d=0 and s1c=0 and s1b= 0 and s1a = 1)th

25、en o500hz =1; o1khz=0 ;elsif(h2d=0 and h2c =0and h2b=0and h2a = 1 and h1d= 0 and h1c = 1 and h1b=0 and h1a = 0 and m2d = 0 and m2c=0 and m2b=1 and m2a=0 and m1d= 0 and m1c= 1 and m1b = 0 and m1a= 1 and s2d =0 and s2c=1 and s2b = 0 and s2a = 1and s1d=0 and s1c=0 and s1b= 1 and s1a= 1)then o500hz =1;

26、o1khz=0; elsif(h2d=0 and h2c =0and h2b=0and h2a = 1 and h1d= 0 and h1c = 1 and h1b=0 and h1a = 0 and m2d = 0 and m2c=0 and m2b=1 and m2a=0 and m1d= 0 and m1c= 1 and m1b = 0 and m1a= 1 and s2d =0 and s2c=1 and s2b = 0 and s2a = 1and s1d=0 and s1c=1 and s1b= 0 and s1a = 1)then o500hz =1; o1khz=0; elsi

27、f(h2d=0 and h2c =0and h2b=0and h2a = 1 and h1d= 0 and h1c = 1 and h1b=0 and h1a = 0and m2d = 0 and m2c=0 and m2b=1 and m2a=0 and m1d= 0 and m1c= 1 and m1b = 0 and m1a= 1 and s2d =0 and s2c=1 and s2b = 0 and s2a = 1and s1d=0 and s1c=1 and s1b= 1 and s1a = 1)then o500hz =1; o1khz=0; elsif(h2d=0 and h2

28、c =0and h2b=0and h2a = 1 and h1d= 0 and h1c = 1 and h1b=0 and h1a = 0and m2d = 0 and m2c=0 and m2b=1 and m2a=0 and m1d= 0 and m1c= 1 and m1b = 1 and m1a= 0 and s2d =0 and s2c=1 and s2b = 0 and s2a = 1and s1d=1 and s1c=0 and s1b= 0 and s1a = 1)then 第 22 頁o500hz =0; o1khz=1; else o500hz=0; o1khz=0; en

29、d if; end process; end jtclock_arch; 2.3.7 鬧鐘電路 clock 鬧鐘是數(shù)字電子鐘的一個(gè)很重要的功能,鬧鐘系統(tǒng)只要再做一個(gè)分與時(shí)的計(jì)數(shù)器,通過同或門分別將時(shí)與分的十位與個(gè)位與鬧鐘設(shè)定的時(shí)間相比較,當(dāng)時(shí)刻相同時(shí)就輸出高電平, 再通過 74153選擇 1000hz的信號輸出進(jìn)行報(bào)時(shí)。當(dāng)時(shí)刻不同時(shí)輸出低電平,這時(shí)74153 選擇低電平輸出,這時(shí)蜂鳴器并不會響。鬧鐘電路中的分與時(shí)計(jì)數(shù)器并不級聯(lián), 兩個(gè)計(jì)數(shù)器的 cp端加單脈沖即可實(shí)現(xiàn)鬧鐘的定時(shí)。同時(shí)鬧鐘設(shè)定的時(shí)間也要可以顯示在數(shù)碼管上,因此,鬧鐘電路的輸出端還要有鬧鐘時(shí)與分的信號。電路圖如2-13所示。第 23

30、 頁圖 2-13 封裝后如圖 2-14。圖 2-14 第 24 頁2.3.8 校時(shí)校分電路電子鐘一個(gè)不可或缺的部分就是校時(shí)校分電路,在接通電源或計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí),需要校正時(shí)間,校時(shí)電路的要求是:在進(jìn)行校時(shí)時(shí)不影響分秒的計(jì)時(shí),同理在進(jìn)行校分是不影響秒的計(jì)時(shí)。同樣需要一個(gè)控制開關(guān)來選擇是校正時(shí)間還是顯示時(shí)間,用一個(gè)74153在 b 端接 0 ,c0 接進(jìn)位信號, c1接單次脈沖,這樣在a 端接0時(shí)就輸出進(jìn)位信號,正常走時(shí)。接1時(shí),用單次脈沖來調(diào)整時(shí)間,進(jìn)行校時(shí)。具體電路如圖2-15所示。圖 2-15同理校時(shí)電路和圖2-15 相同。鬧鐘的校時(shí)與校分電路第 25 頁則更為簡單, c0直接接0即可,其他與

31、圖 2-15 相同。2.4 整體電路上面已經(jīng)完成各個(gè)單元電路的設(shè)計(jì),將各部分封裝后連接成數(shù)字鐘的整體電路圖如2-16 所示。詳細(xì)見手繪電路圖。圖 2-16 第 26 頁2.5 單元電路功能測試下面各個(gè)部分電路的功能測試都是在foundation3.1上仿真的結(jié)果。2.5.1 分頻器 f1hz 將 2khz分成 1k hz,500hz,以及 1hz 圖 2-17 由 2-17 圖可見 1khz信號的周期是輸入cp脈沖的 2 倍,500hz信號的周期是 1khz的 2 倍,可見分頻是正確的。下圖 2-18 將仿真的步長改成 2us而輸入 cp的周期為 1ns,經(jīng)過 2us 就有一個(gè)脈沖,這個(gè)輸出可

32、以接到秒計(jì)數(shù)器的cp端。圖 2-18 第 27 頁2.5.1 秒計(jì)數(shù)器秒計(jì)數(shù)器與分計(jì)數(shù)器的功能是以60 為周期計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)到 59 的時(shí)候產(chǎn)生進(jìn)位信號輸出到下一級計(jì)數(shù)器。仿真結(jié)果如圖 2-19 所示。圖 2-19 由圖可以看出個(gè)位以10 為周期進(jìn)位,在計(jì)數(shù)到59 后進(jìn)位信號 co產(chǎn)生一個(gè)上升沿。實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的計(jì)數(shù)與進(jìn)位功能。2.5.2 24進(jìn)制計(jì)數(shù)器與 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器相似,其計(jì)數(shù)周期為24 ,在計(jì)到 23后變成 00。仿真結(jié)果如圖 2-30。圖 2-30 第 28 頁圖中藍(lán)色豎線的地方就是進(jìn)位的地方,可見在23 后計(jì)數(shù)器變成 00,功能正確。25.312 與 24 小時(shí)轉(zhuǎn)換電路功能仿真此電路要

33、就將24 小時(shí)進(jìn)制的時(shí)間轉(zhuǎn)換成12 小時(shí)進(jìn)制的時(shí)間。為了檢測仿真的結(jié)果,輸入“14”此時(shí)的結(jié)果應(yīng)該輸出“02” ,同時(shí) amorpm輸出的應(yīng)該是低電平。 圖 2-31是仿真結(jié)果。圖 2-31 2.5.4 四位動態(tài)顯示四位動態(tài)顯示在一個(gè)cp計(jì)數(shù)脈沖中顯示的是輸入的一位數(shù)字,以四為周期循環(huán)顯示輸入的四位數(shù)字。輸入 1234,圖 2-32 是仿真后的結(jié)果。第 29 頁圖 2-32 2.3.6 整點(diǎn)與學(xué)號報(bào)時(shí)電路功能測試整點(diǎn)與學(xué)號報(bào)時(shí)電路要求在59 分以及學(xué)號( 1426)前一分鐘的 51 秒,53 秒,55 秒,57 秒輸出 500hz信號,59 秒時(shí)輸出 1khz的信號。圖 2-33 是在 14

34、點(diǎn) 25 分 51 秒的時(shí)候仿真的波形圖。此時(shí)應(yīng)該輸出 500hz的信號。圖 2-33 由圖可見 outf 輸出端與 500hz信號的輸出波形相同。再測試整點(diǎn)報(bào)時(shí)在59 分 59 秒時(shí)的波形圖。如圖2-34 所示。第 30 頁圖 2-34 此時(shí) outf輸出的波形與1khz相同,整點(diǎn)與學(xué)號報(bào)時(shí)功能測試通過。2.3.7 鬧鐘功能測試將鬧鐘設(shè)置成18 點(diǎn) 18 分,然后調(diào)整時(shí)鐘的時(shí)間,觀察波形如圖 2-35 所示。圖 2-35 圖中藍(lán)色豎線的地方時(shí)鐘時(shí)間為18 點(diǎn) 18 分,與鬧鐘時(shí)間相同,鬧鐘輸出端變成高電平,接到外面的控制電路即可輸出 1khz的高頻信號。測試鬧鐘功能正確。第 31 頁2.3.

35、8校時(shí)校分功能測試數(shù)字鐘在剛接通電源或者走時(shí)出現(xiàn)誤差的時(shí)候需要進(jìn)行校時(shí),校分,以調(diào)整時(shí)間。在控制端輸入高電平時(shí)電路進(jìn)入校時(shí)狀態(tài),輸入一個(gè)脈沖時(shí)或分的計(jì)數(shù)器則增加一。在調(diào)整時(shí)的時(shí)候不影響分與秒的走時(shí),在調(diào)整分的時(shí)候不影響秒的走時(shí)。測試波形圖如圖2-36 所示。圖 2-36 測試波形在前 90us 中校時(shí)與校分控制端都接入高電平所以在輸入的脈沖信號有一個(gè)上升沿時(shí)時(shí)與分就都增加1,而在 90時(shí) us 后校分的控制端接低電平,由波形圖可以看出,此后只有時(shí)的計(jì)數(shù)器在輸入脈沖到上升沿時(shí)才增加 1, 而分的計(jì)數(shù)器保持不變。 校時(shí)功能仿真結(jié)果正確。第 32 頁2.6 整體電路功能測試在進(jìn)行了各個(gè)單元電路的測試

36、后,接下來進(jìn)行整體電路功能測試,測試步驟如下:1. 調(diào)整時(shí)間到 13 點(diǎn) 24 分,即進(jìn)行校時(shí)校分。2. 顯示 12 小時(shí)進(jìn)制時(shí)間以及上下午指示,檢測 12 與 24進(jìn)制轉(zhuǎn)換。3. 調(diào)整時(shí)間到 14 點(diǎn) 25 分,檢測計(jì)數(shù)器進(jìn)位功能。4. 檢測學(xué)號報(bào)時(shí)功能在14 點(diǎn) 25 分 51 秒,53 秒,55 秒,57 秒輸出 500hz信號,在 59 秒時(shí)輸出 1khz信號。5. 調(diào)整時(shí)間到 15 點(diǎn) 59 分檢測整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。6. 調(diào)整鬧鐘到 16 點(diǎn) 16 分檢測鬧鐘報(bào)時(shí)功能。整體功能仿真結(jié)果如下:如圖 2-37 藍(lán)色豎線顯示的時(shí)間是10 點(diǎn) 16 分 44 秒,在下一個(gè)時(shí)刻將adjusth 控

37、制開關(guān)置為 1 ,此時(shí)調(diào)整時(shí)的計(jì)時(shí),可以看到當(dāng)insinglecp 有一個(gè)上升沿的時(shí)候時(shí)的技術(shù)就加 1。 在將時(shí)調(diào)整到 13 點(diǎn)的時(shí)候,將 adjusth控制開關(guān)置為 0 ,將校分控制開關(guān)置為 1此時(shí)為校分,由圖可以看出每當(dāng)insinglecp 出現(xiàn)一個(gè)上升沿的時(shí)候分的計(jì)數(shù)就加1 一直調(diào)整到 13 點(diǎn) 24 分,將 adjustm第 33 頁控制開關(guān)也置為 0進(jìn)行正常計(jì)時(shí)。同時(shí)在圖中也可以看出在 10 點(diǎn) 16 分 44 秒的時(shí)候 amopad 輸出的是 1 ,pmopad輸出的是 0表示上午。而在 13 點(diǎn) 24 分的時(shí)候pmopad輸出的是 1 ,amopad輸出的是 0表示下午。至此校時(shí)

38、校分功能,以及上下午顯示功能均測試通過。圖 2-37 接下來將控制開關(guān)choose12or24開關(guān)置為 0 ,此時(shí)顯示的應(yīng)該是 12 小時(shí)進(jìn)制的時(shí)間。接下來的時(shí)刻應(yīng)該顯示下午 1 點(diǎn) 24 分。如圖 2-38 中藍(lán)色豎線處所示。第 34 頁圖 2-38 然后將時(shí)間調(diào)整到14 點(diǎn) 25 分,在 51,53,55,57 秒時(shí) jtclockout輸出的波形與 500hz的波形相同且持續(xù)時(shí)間達(dá)到一秒,如圖2-39 所示。圖 2-39 當(dāng)達(dá)到 14 點(diǎn) 25 分 59 秒時(shí) jtclockout輸出的波形與第 35 頁1khz的相同,當(dāng)?shù)?14 點(diǎn) 26 分 00 秒時(shí)結(jié)束。如圖2-40所示。圖 2-

39、40 接下來調(diào)整時(shí)間到15 點(diǎn) 59 分檢測整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。如圖 2-41 所示,在 51, 53, 55, 57 秒的時(shí)候輸出的是500hz的波形,在 59 秒時(shí)輸出的是 1khz的波形。如圖 2-41 所示。第 36 頁圖 2-41 接下來測試鬧鐘功能,首先將顯示鬧鐘控制開關(guān)choosedtxs置為1調(diào)整鬧鐘時(shí)間到 16 點(diǎn) 16 分然后觀察在時(shí)鐘到 16 點(diǎn) 16 分 cloclkring輸出的信號。觀測結(jié)果如圖 2-42 所示。 可見在 16 點(diǎn) 16 分 00秒時(shí) cloclkring的輸出波形與 1khz的輸出波形相同。鬧鐘功能通過測試。圖 2-42 至此整體功能測試已經(jīng)結(jié)束。綜上可

40、見數(shù)字電子鐘整體功能均已實(shí)現(xiàn)。第 37 頁2.7 實(shí)驗(yàn)完成情況電路功能完成情況計(jì)時(shí)24 小時(shí)轉(zhuǎn)換成 12 小時(shí)顯示時(shí)間與上下午校時(shí)校分鬧鐘整點(diǎn)報(bào)時(shí)學(xué)號報(bào)時(shí)分頻與秒閃本次實(shí)驗(yàn)中要求的功能均已完成達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。第 38 頁第三章原件清單74160 15 個(gè)74153 19 個(gè)74139 1 個(gè)74161 1 個(gè)與非門 7 個(gè)與門 9 個(gè)同或門 16 個(gè)或門 1 個(gè)第 39 頁第四章 結(jié)束語為期兩周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了,在這里我要說一下我的感受以及我發(fā)現(xiàn)的問題。這次課程設(shè)計(jì)是第一次將所學(xué)的知識綜合應(yīng)用到實(shí)際中去,剛開始拿到這個(gè)課程設(shè)計(jì)題目的時(shí)候感覺無從下手,因?yàn)閷W(xué)習(xí)數(shù)字電路已經(jīng)有一年多了,很多東西都有些遺忘了。在看了實(shí)驗(yàn)書上的基本實(shí)驗(yàn)框圖后,才感覺有了一些眉目。在實(shí)驗(yàn)課第一天結(jié)束后回到宿舍預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)感覺很吃力,只做好了一個(gè)分頻器,60進(jìn)制的計(jì)數(shù)器以及一個(gè)24進(jìn)制的計(jì)數(shù)器??僧?dāng)把預(yù)習(xí)報(bào)告交上去后,老師說全班交上去所有的實(shí)驗(yàn)報(bào)告都在 50 分以下,大家設(shè)計(jì)的連三分之一都不到。這時(shí)感覺此次課程設(shè)計(jì)并不輕松。在實(shí)驗(yàn)的前三天迅速把數(shù)字電路的相關(guān)知識學(xué)習(xí)了一下,又到圖書館借閱了基本跟 eda有關(guān)的書籍,這才找到了一點(diǎn)感覺。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第五天我才連出了一個(gè)可以計(jì)時(shí)的電路,只有一

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