通過紅外設(shè)置時間的數(shù)字時鐘

1、通過紅外設(shè)置時間的數(shù)字時鐘姓 名: 江澤煒、王賁專 業(yè): 通 信 工 程2015-8-20摘要隨著電子設(shè)計自動化技術(shù)和可編程邏輯器件的出現(xiàn)和飛速發(fā)展，在設(shè)計周期得到大大的縮短的同時系統(tǒng)成本也有了大幅度的降低，顯然標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件的組裝已遠(yuǎn)不能滿足這方面的要求。而Verilog HDL能提供高階電路描述語言的方式，讓復(fù)雜的電路可以通過Verilog HDL編輯器的電路合成方式，輕易而且快速的達到設(shè)計的規(guī)格。由于Verilog HDL電路描述語言能涵蓋的范圍相當(dāng)廣，能適用于各種不同階層的設(shè)計工程師的需要，所以Verilog HDL電路設(shè)計毫無疑問的成為硬件設(shè)計工程師的必備工具。本系統(tǒng)是用Verilog

2、編寫的通過紅外設(shè)置時間的數(shù)字時鐘。該設(shè)計采用了現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA設(shè)計，并基于硬件描述語言Verilog HDL在Altera公司的Quartus 軟件上實現(xiàn)仿真。通過紅外遙控器在數(shù)碼管上設(shè)置時間以及年月日，確定后開始計時。關(guān)鍵詞：Verilog ，紅外信號，計時器目 錄第1章 緒 論41.1 項目的背景和意義41.3 項目的主要內(nèi)容錯誤！未定義書簽。1.4 項目的結(jié)構(gòu)安排5第2章 設(shè)計方案錯誤！未定義書簽。2.1各模塊詳細(xì)說明72.1.1紅外接收模塊72.1.2按鍵驅(qū)動模塊82.1.3 數(shù)碼管顯示模塊72.1.4 8563模塊 第3章 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)處理10結(jié) 論錯誤！未定義書簽。參考

3、文獻錯誤！未定義書簽。附 錄 14第1章 緒 論1.1 項目的背景和意義20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高， 同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快?，F(xiàn)代生活的人們越來越重視起了時間觀念，可以說是時間和金錢劃上了等號。對于那些對時間把握非常嚴(yán)格和準(zhǔn)確的人或事來說，時間的不準(zhǔn)確會帶來非常大的麻煩， 所以以數(shù)碼管為顯示器的時鐘比指針式的時鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。數(shù)碼管顯示的時間簡單明了而且讀數(shù)快、時間準(zhǔn)確顯示到秒。而機械式的依賴于晶體震蕩器，可能會導(dǎo)致誤差。數(shù)字鐘是采用

4、數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”“分”“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式機械鐘。1.2 項目的主要內(nèi)容上電后顯示為00-00-00，開始計時，通過紅外遙控器來設(shè)置時間，發(fā)出開始設(shè)置信號，計時停止，然后從秒、分、小時、星期、日、月、年開始設(shè)置，設(shè)置完畢后發(fā)出確定命令，數(shù)碼管從設(shè)置的時間開始計時，按按鍵可以切換顯示內(nèi)容，設(shè)置時間時可以設(shè)置到某一位進行確定并開始計時。1.3 項目的結(jié)構(gòu)安排程序總體上分為6個模塊：頂層模塊、鍵盤按鍵驅(qū)動模塊、紅外接收模塊、數(shù)碼管顯示模塊、8563模塊，時間設(shè)置模塊。6個模塊并行執(zhí)行。頂層模塊：只對底層模塊進行例化，不做邏輯設(shè)計。鍵盤按鍵驅(qū)動模塊：對按鍵進行

5、相關(guān)處理，切換顯示的時間紅外接收模塊：對遙控器發(fā)射的紅外進行譯碼后傳給時間設(shè)置模塊。8563模塊：將時間設(shè)置模塊出來的數(shù)據(jù)通過I2C總線傳輸給8563時鐘芯片，再從8563讀取時間的數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)碼管來顯示時間。數(shù)碼管顯示模塊：顯示從8563模塊傳遞過來的數(shù)碼管顯示值。 總體設(shè)計框圖如下：第2章 設(shè)計方案2.1 Ic協(xié)議 發(fā)送到SDA線上的每個字節(jié)必須為8位。每次傳輸可以發(fā)送的字節(jié)數(shù)量不受限制。每個字節(jié)后必須跟一個響應(yīng)位首先傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)的最高位（MSB） 如果從機要完成一些其他功能后 （例如一個內(nèi)部中斷服務(wù)程序）才能接收或發(fā)送下一個完整的數(shù)據(jù)字節(jié)，可以使時鐘線SCL保持低電平迫使主機進入等待

6、狀態(tài)。當(dāng)從機準(zhǔn)備好接收下一個數(shù)據(jù)字節(jié)并釋放時鐘線SCL后，數(shù)據(jù)傳輸繼續(xù)。數(shù)據(jù)傳輸必須帶響應(yīng)。相關(guān)的響應(yīng)時鐘脈沖由主機產(chǎn)生。在響應(yīng)的時鐘脈沖期間，發(fā)送器釋放SDA（線高）。在響應(yīng)的時鐘脈沖期間，接收器必須將SDA線拉低，使它在這個時鐘脈沖的高電平期間保持穩(wěn)定的低電平。當(dāng)然必須考慮建立和保持時間。當(dāng)從機不能響應(yīng)從機地址時（例如它正在執(zhí)行一些實時函數(shù)不能接收或發(fā)送），從機必須使數(shù)據(jù)線保持高電平。主機然后產(chǎn)生一個停止條件終止傳輸或者產(chǎn)生重復(fù)起始條件開始新的傳輸。 如果從機接收器響應(yīng)了從機地址但是在傳輸了一段時間后不能接收更多數(shù)據(jù)字節(jié)，主機必須再一次終止傳輸。這個情況用從機在第一個字節(jié)后沒有產(chǎn)生響應(yīng)來表

7、示。從機使數(shù)據(jù)線保持高電平 ，主機產(chǎn)生一個停止或重復(fù)起始條件 。 如果傳輸中有主機接收器，它必須過在從機不產(chǎn)生時鐘的最后一個字節(jié)不產(chǎn)生一個響應(yīng)，向從機發(fā)送器通知數(shù)據(jù)結(jié)束。從機發(fā)送器必須釋放數(shù)據(jù)線，允許主機產(chǎn)生一個停止或重復(fù)起始條件。2.2各模塊詳細(xì)說明2.2.1總體設(shè)計RTL圖2.2.2紅外接收模塊當(dāng)按下遙控器的按鍵時，遙控器將發(fā)出如圖1的一串二進制代碼，稱它為一幀數(shù)據(jù)。根據(jù)各部分的功能，可將它們分為5部分，分別為引導(dǎo)碼、用戶碼、用戶反碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼。遙控器發(fā)射代碼時，均是低位在前，高位在后。紅外接收頭會將高低電平變反，所以實際從IR端出來的電平是上述格式圖中的波形取反，即停止?fàn)顟B(tài)時 I

8、R為高電平，然后接收到9ms左右的低電平后進 入準(zhǔn)備狀態(tài)。我們這里取32位中的第17-24進行數(shù)據(jù)的譯碼輸出。2.2.3按鍵驅(qū)動模塊輸入：按鍵輸入一個信號key_in;輸出：下降沿的判斷使能輸出；我們在這里調(diào)用我們以前做過的按鍵驅(qū)動模塊，按下之后數(shù)碼管進行時分秒界面和年月日界面之間的相互切換。2.2.4數(shù)碼管顯示模塊輸入：由8563模塊輸出的時鐘，按鍵的下降沿的使能輸入，全局時鐘，全局復(fù)位信號；輸出：數(shù)碼管的段選和位選輸出；程序分為5個always語句塊，always語句塊之間并行執(zhí)行。 我們這里在為選的always語句塊中定義兩個狀態(tài)，一個是時分秒的狀態(tài)，一個是年月日狀態(tài)。我們通過按鍵的方式

9、來實現(xiàn)時分秒和年月日之間的切換 2.2.5時間設(shè)置模塊輸入：紅外接收模塊中的譯碼輸出，紅外模塊的標(biāo)志位輸出，全局時鐘，全局復(fù)位信號；輸出：設(shè)定的想要的時間；我們這里由于標(biāo)志位比數(shù)據(jù)輸入塊一拍，我們先把標(biāo)志位延時1拍產(chǎn)生新的標(biāo)志位，在時間設(shè)定的always語句塊中以該標(biāo)志位進行使能判斷，然后判斷設(shè)置時間的信號是否產(chǎn)生，最后設(shè)置時間從秒的地位設(shè)置到年的高位，每設(shè)置完一個數(shù)按鍵跳到下一個數(shù)。設(shè)置完之后按下確定按鈕，時鐘設(shè)置完畢。2.2.6 8563模塊輸入：時間設(shè)置模塊的設(shè)定時間輸出，全局時鐘輸入，全局復(fù)位信號輸入,I2C總線的數(shù)據(jù)輸入，紅外的時間開始確定信號的輸入。輸出：時間的輸出，I2C總線的數(shù)據(jù)和時鐘，三態(tài)門的使能信號輸出。我們通過I2C總線來實現(xiàn)FPGA與8563時鐘芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸，這里FPGA是主機，8563是從機。我們把時間設(shè)定模塊的數(shù)據(jù)通過I2C總線