基于quartus的電子鐘

1、基于quartus的電子鐘NewlycompiledonNovember23,2020電子線路設(shè)計(jì)II基于QuartusII軟件的數(shù)字姓名：范征東5指導(dǎo)老師：黃建宇郝磊多功能數(shù)字鐘設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)內(nèi)容簡介電子數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時、分、秒計(jì)時的裝置，與機(jī)械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，因此得到了廣泛的使用。電子數(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序電路。因此，此次設(shè)計(jì)與制做電子數(shù)字鐘就是可以了解電子數(shù)字鐘的原理，學(xué)會制作電子數(shù)字鐘。通過電子數(shù)字鐘的制作能進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實(shí)用方法，通過它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯

2、電路與時序電路的原理與使用方法。這次電子數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)主要是利用74LS90的計(jì)數(shù)功能來實(shí)現(xiàn)電子鐘時、分、秒的跳變，整個設(shè)計(jì)主要分為六個模塊：時模塊、分模塊、秒模塊、分頻模塊、校時校分模塊、整點(diǎn)報(bào)時模塊。時、分、秒模塊分別用兩塊74LS90實(shí)現(xiàn)，并且分別將它們設(shè)置為60進(jìn)制，60進(jìn)制，24進(jìn)制。秒信號的產(chǎn)生用石英晶體振蕩器加分頻器來實(shí)現(xiàn)，將秒信號送入秒模塊，每累計(jì)60秒發(fā)出一個分脈沖信號，分模塊每累計(jì)60分鐘，發(fā)出一個時脈沖信號，時模塊實(shí)現(xiàn)對24小時的累計(jì)，通過六個七段數(shù)碼管顯示出來。整點(diǎn)報(bào)時電路根據(jù)計(jì)時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號，然后加上一個高頻或低頻信號送到蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)時。校時電路是直接加

3、一個脈沖信號到時計(jì)數(shù)器或者分計(jì)數(shù)器或者秒計(jì)數(shù)器來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整。本數(shù)字鐘以計(jì)時為基本功能，可以完成00:00:00到23:59:59，以及星期一至星期日的計(jì)時功能，并在控制電路的作用下具有保持、快速校時、快速校分的功能。在具有基本功能的基礎(chǔ)上，增加了下列擴(kuò)展功能：鬧鐘、整點(diǎn)報(bào)時功能。數(shù)字計(jì)時器是由分頻電路、計(jì)時電路、控制電路、譯碼顯示電路等幾部分組成的。其中，分頻電路將試驗(yàn)箱提供的48Mhz的頻率分成各模塊電路所需要的頻率；計(jì)時電路完成計(jì)時功能，并與動態(tài)顯示電路相連，將時間、日期、星期等信息顯示在七段數(shù)碼管上；秒表電路啟動后可完成最小單位為秒的計(jì)時；以上各部分電路

4、均與譯碼顯示電路連接，將以上數(shù)據(jù)分別顯示，通過按鈕切換。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示消抖電路設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)目分頻的電路報(bào)時日期電路響鈴電路示“一電種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時、分、秒計(jì)時的裝置，與機(jī)械鐘相比數(shù)具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性,且具有無機(jī)械傳動星期等特點(diǎn),|因此得到了廣泛的使用。數(shù)字電子鐘從原理上看是一鐘典路的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。設(shè)計(jì)與制做數(shù)字電子鐘可以使我們了解數(shù)字電子鐘的原理，并且學(xué)會制作數(shù)字電子鐘.而且通過數(shù)字電子鐘的制作進(jìn)一步地了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及使用方法.且由于數(shù)字電子鐘包括組合邏輯電路和時序電路.通過此次課程設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯

5、電路與時序電路的原理與使用方法.設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)制作一個數(shù)字電子鐘指標(biāo)：（1）時間計(jì)數(shù)電路采用24進(jìn)制，從00開始到23后再回到00；（2）各用2位數(shù)碼管顯示時、分、秒；（3）具有手動校時、校分功能，可以分別對時及分進(jìn)行單獨(dú)校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間；（4）計(jì)時過程具有報(bào)時功能，當(dāng)時間到達(dá)整點(diǎn)前10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次；（5）為保證計(jì)時器的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，由晶體振蕩器提供時間基準(zhǔn)信號四、各模塊電路原理1、分頻電路實(shí)驗(yàn)箱上提供振蕩源為48MHz,為獲得秒脈沖信號和顯示電路中需要頻率，以及消除觸點(diǎn)抖動所需頻率，需要對該振蕩源進(jìn)行分頻處理。處理的過程示意如下：48MHz主要采用74160芯片

6、和7490芯片以及其他邏輯門組成不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)16MHz以器逐級分頻，將1616KHz50%的方波。10分頻計(jì)時電路可實(shí)時提供時間信息,1KHz16Hz時原理相同，用兩級60進(jìn)制計(jì)數(shù)1000分頻包括時、分、秒。電路原理與秒表計(jì)1600Hz器記錄秒和分。同時級聯(lián)的第三季24進(jìn)制計(jì)數(shù)器記錄小時，并向日期及星期電路提供一個周期為24小時的驅(qū)動信號。脈沖輸入端CLOCK和調(diào)時端通過一或門接入每級脈沖輸入，實(shí)現(xiàn)調(diào)時與計(jì)時互不沖突(1)秒60進(jìn)制原理圖，將d4和d6接與門級聯(lián)分如圖2)分60進(jìn)制原理圖包含級聯(lián)原理如秒i/:Jh：i1.:(.-：GND1.7;L:3、(3)小時：24進(jìn)制打加*4)星期電路嘲

7、；SET9B。出CLKAQDSET9ASET9BQAGL尺昌QBCLRBQCCLKAQD7490=.d147-ddilil：IAKD2Mnsta作為機(jī)械開關(guān)的鍵盤，在按鍵操作時，機(jī)械觸點(diǎn)的彈性及電壓跳動等COUNTER?-I-|-B-,!I原因，在觸點(diǎn)閉合或開啟倚COUNTER的瞬間會出現(xiàn)電壓的抖動，如果不進(jìn)行處.-.-.|.a.造成誤操作。按鍵去抖動的關(guān)鍵在手提取穩(wěn)定的低電平狀態(tài)。濾除前沿后沿抖動毛刺。對于一個按鍵信號，可以用一個脈沖對它進(jìn)行采樣。如果連續(xù)幾次為低電平，可以認(rèn)為信號已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，這時輸出一個低電平按鍵信號。電路中的CLOCK可以為一個100hz的脈沖信號電路原理圖4、控制

8、電路控制電路原理是將脈沖送入各計(jì)時計(jì)數(shù)器的調(diào)整端，實(shí)現(xiàn)對時間和日期等5種信息的調(diào)整。設(shè)有“切換”和“校準(zhǔn)”兩個按鍵，每按動一次“切換”按鍵，給計(jì)數(shù)器74160送入一個脈沖，計(jì)數(shù)信息送入數(shù)據(jù)選擇器74138為脈沖選擇不同的輸出端，同時計(jì)數(shù)信息通過譯碼器74154譯碼，選擇不同的燈亮起，提示當(dāng)前脈沖輸出的端口，按動一次“校準(zhǔn)”按鍵，送入一個脈沖。鬧鐘調(diào)整電路原理于此相同，不再贅述。原理圖如下：5、報(bào)時電路每當(dāng)計(jì)時到整點(diǎn)后，蜂鳴器報(bào)時5秒。將當(dāng)前時間的時和分與設(shè)置的時間00:05比較，小于即輸入信號控制報(bào)時。8、響鈴電路響鈴電路可接受報(bào)時和鬧鐘的信號，控制蜂鳴器.10、顯示電路11總電路五、實(shí)驗(yàn)心得

9、通過這次實(shí)驗(yàn)，我深刻意識到理論與實(shí)踐結(jié)合的重要性，本次實(shí)習(xí)使我們能夠?qū)⑸蠈W(xué)期所學(xué)的數(shù)字邏輯電路知識運(yùn)用到實(shí)處。同時這也為后面我們學(xué)嵌入式原理及應(yīng)用打下了很好的基礎(chǔ)。當(dāng)然我們在做的過程中遇到很多問題，團(tuán)隊(duì)合作顯得非常重要，畢竟一個人的思路有限，碰到問題容易陷入死胡同，我非常感謝搭檔李文峰同學(xué)的幫助以下是我們遇到的具體問題;1、實(shí)現(xiàn)計(jì)時功能要選擇芯片，比較常見的是74160和7490，我們認(rèn)為7490內(nèi)部級聯(lián)為10進(jìn)制，且兩個7490級聯(lián)簡單我們就選擇了74902、在Block文件下，秒，分，都要在100進(jìn)制的基礎(chǔ)上構(gòu)成60進(jìn)制。我們第一個問題就是如何構(gòu)成60進(jìn)制，通過查資料我們知道7490是高電

10、平清零，于是我們把0110中接出來問題解決了3、分和秒的級聯(lián)又是個問題。我們出錯在于沒有解決時鐘下降沿的問題。7490要給一個下降沿，于是我們在0101上接出與門，這樣從59變?yōu)?0就提供了一個下降沿，這樣就成功了4、星期是個比秒十分都要費(fèi)腦筋的問題，我們決定以8為開始，12，3，4，5，6，8.星期電路如圖9，嬸：Dinst23inst25：2|ristJ4AND?nnst21r=NOTLAHD2d陰SET9ASET9BQACLRAQBCLRBor：CLKAQDCLKBhnst17COUNTER1!5、仿真的時候，選擇好時鐘的周期和ENDTIME。我們以數(shù)組的形式分別表示秒分時。往往因不熟悉quartus軟件而造成失誤。包括后來分配管腳。其實(shí)很多問題就出來頂層文件上。因?yàn)榫幾g的那個就是要選擇為頂層文件。還要經(jīng)常編譯。6、下載的時候我是比較郁悶，因?yàn)橛行┑⒄`我們進(jìn)度的并不是我們自己設(shè)計(jì)的因素而是這個試驗(yàn)箱本身有問題。時鐘不能下載，換了一個才好了。下載的時候要組建模塊同時引入分頻模塊和顯示模塊，如果不加入老師給的那四個模塊是根本不行的。同時顯示和時分秒模塊的脈沖頻率不能一樣，要分別給。然后在分配管腳。只要仔細(xì)按照程序來就不會出錯。7、當(dāng)下載后，我們發(fā)現(xiàn)如果是按有些脈沖來給的化，我們的秒跳不過40，進(jìn)而不能產(chǎn)生進(jìn)位。這