基于eda的多功能数字钟设计.doc

目录 设计说明…………………………………………………………1 I．功能说明…………………………………………………………………………………1 II．功能简介…………………………………………………………………………………1 二．总体方案分析……………………………………………… 3 各子模块设计原理 ……………………………………………3 I．脉冲分频模块 …………………………………………………………………………3 II.时钟计时模块(包含校定和清零功能) ………………………………………………4 III．显示控制电路…………………………………………………………………………7 IV.显示模块和计时模块结合…………………………………………………………… 11 V.整点报时模块………………………………………………………………………… 11 VI.闹钟模块……………………………………………………………………………… 13 调试与仿真…………………………………………………… 17 I.脉冲发生模块………………………………………………………………………… 17 II．计时电路 …………………………………………………………………………… 18 III.仿真…………………………………………………………………………………… 18 五．收获与体会…………………………………………………………19 六．附录 …………………………………………………………20 设计说明 I．功能说明： 设计一个能进行时、分、秒计时的十二小时制或二十四小时制的数字钟，并具有定时与闹钟功能，能在设定的时间发出闹铃音，能非常方便地对小时、分钟和秒进行手动调节以校时间，每逢整点，产生报时音报时。系统框图如图1-1所示： 图1-1 多功能数字钟系统框图 II．功能简介 此设计问题可分为主控电路、计数器模块和扫描显示三大部，主控电路中各种特殊功能的实现设计问题的关键。 用两个电平信号A、B进行模式选择，AB=00为模式0，系统为计时状态；AB=01为模式1，系统为手动校时状态；AB=10为模式2，系统为闹钟设置状态。 设置一个cd信号，当cd=00时，表示在手动校对时，选择调整时部分；当cd=01时，表示在手动校对时，选择调整分钟部分；。当cd=10时，表示在手动校对时，选择调整秒部分 设置一个change信号，在手动校时或闹钟设置模式下，每按一次，计数器加1。 设置一个reset信号，当reset=0时，整个系统复位；当reset=1时，系统进行计时或其他特殊功能操作。 设置一个闹钟设置信号reset1，当reset1=1时，对闹钟进行设置，当reset1=0时，关闭闹钟信号。 设置一个E信号，当E=0时，表示在手动校对时，选择调整时部分；当E=1时，表示在手动校对时，选择调整分钟部分 设置状态显示信号（连发光二极管）：LD_alert指示是否设置了闹铃功能；LD_h指示当前调整的是小时信号；LD_m指示当前调整的是分钟信号。 当闹钟功能设置后（LD_alert=1），系统应启动一个比较电路，当计时与预设闹铃时间相等时，启动闹铃声，直到关闭闹铃信号有效。 整点报时部分由分和秒计时同时为0（或60）启动，与闹铃共用一个扬声器驱动信号out。 系统计时时钟为clk=1Hz，选择另一时钟clk_lk=1kHz作为产生闹铃声、报时音的时钟信号。 主控电路状态表如表1-1所示。硬件系统示意图如图1-2所示。 表 1-1 数字钟主控电路状态表 模式 选择 秒、分、时计数器秒冲 输出状态 备注 reset reset1 A B turn LD_h LD_m LD_alert 0 x x x x x 0 0 0 系统复位 1 x 0 0 x clk 0 0 0 系统计时 1 x 0 1 0 change=↑ 分计数器加1 0 1 0 手动校时 1 x 0 1 1 change=↑ 时计数器加1 1 0 0 1 1 1 0 0 change=↑ 分计数器加1 0 1 1 设置闹钟 1 1 1 0 1 change=↑ 时计数器加1 1 0 1 1 0 x x x x 0 0 0 关闭闹钟 图1-2 数字钟硬件系统示意图 总体方案分析： 整个电路有三大主体电路：1. 控制电路，2.脉冲电路，3，功能电路 时钟电路首先要有输入脉冲，由于平台提供了脉冲发生器，就省去了脉冲发生器的设计，这里我们只需要设计一个分频器，得到我们需要的频率。时钟的计时范围是00：00：00---23：59：59,所以我们需要设计模六十和模二十四的计数器组成时钟计时电路。为了显示当前时钟时间，我们需要一个显示电路。校分、