段多功能数显电路PCB设计.doc

目 录1. 绪论11.1 课题研究的背景与意义11.2 国内外发展现状21.3 印制电路板的发展趋势31.4 课题的主要研究内容44. 多功能数显电路原理设计54.1 多功能数显电路的原理图设计54.1.1原理图设计的一般流程54.1.2多功能数显电路系统框图64.1.3 多功能数显电路各模块64.1.4 原理图层次化104.1.5 多功能数显电路总原理图114.2 多功能数显电路PCB设计124.2.1 PCB设计的一般流程124.2.2布线规则设置134.2.4设计中遇到的问题与解决方案154.2.7 多功能数显电路的PCB175. 基于FPGA的数字钟程序设计215.1 数字钟功能描述及系统框图215.2 分频模块215.3 时间计时模块22结 论24参考文献251. 绪论1.1 课题研究的背景与意义 印制电路板（Printed circuit board，简称PCB）是组装电子零件用的基板，是在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板。该产品的主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接，起中继传输的作用，是电子产品的关键电子互连件。印刷电路板的制造品质，不但直接影响电子产品的可靠性，而且影响系统产品整体竞争力，因此印刷电路板被称为“电子系统产品之母”。印刷电路板产业的发展水平可在一定程度上反映一个国家或地区电子产业的发展速度与技术水准。 PCB的产业链比较长，电子级玻璃纤维纱、电子级玻璃纤维布、铜箔、环氧树脂、覆铜板、印制电路板、整机装配是一条产业链上紧密相连、唇齿相依的上下游产品。印刷电路板在大量电子产品中得到广泛的应用，目前尚没有能够替代印刷电路板的成熟技术和产品。PCB的基本制作工艺“减成法”近几十年一直没发生重大的改变：即采用网版印刷的方式将金属蚀刻从而得到PCB，这就是印刷电路板这一名称的由来。由于这种制作工艺不够环保，产生的废水、废气比较多，目前已经有不少机构开始研发和传统电路板制作方法根本不同的其他工艺，如喷墨电路板、光刻电路板等。爱普生发明的“喷墨技术”PCB，是用液态金属代替墨水将其从打印头喷出，把必要的材料喷涂到必要的位置，形成金属薄膜。应用“液体成膜技术”，就能够把晶片上的电路图样像用打印机打印图画一样描绘出来。与传统的“照相平板技术”相比，基于喷墨技术的电路板生产工艺有着诸多优势：由于电路只在需要的地方成型，因此可以大量节省原料；因为整个过程是一个干处理工艺，所以不会产生废液；生产步骤的减少使得能耗降低；而且此种工艺还非常适应高混合、小批量生产，以及多层结构生产的要求。更值得一提的是，基于喷墨技术的整个处理流程是一个环保、低环境负荷的生产过程。限于成本，这种电路板目前还远不能量产；但在环保问题日益严重情况下，这是一种发展趋势。目前，全球PCB 产业产值占电子元件产业总产值的四分之一以上，是各个电子元件细分产业中比重最大的产业，产值规模达400亿美元。同时，由于其在电子基础产业中的独特地位，也是当代电子元件业中最活跃的产业，印制电路板在整个电子元件产值中的比例呈现加重趋势，因为随整机产品品种结构的调整，印制电路板在单台最终产品中的所需面积虽逐渐减小，但由于精度和复杂度的提高，在整机成本中的PCB价值比重反而有所增加，是电子元件产业发展的主要支柱。在电子元件产业中，PCB产业的产量规模仅处于半导体产业，随着PCB应用领域的不断扩大，其重要性还在进一步提高。如今，印制电路板广泛应用于各个领域，几乎所有的电子设备中都包含相应的印制电路板，小到电子手表、计算器、电子玩具，大到计算机、通信设备、广播电视等。只要存在集成电路等电子元器件，它们之间的电气连接就需要采用印制电路板来进行连接。它提供了集成电路等电子元器件固定装配的机械支撑、实现集成电路等电子元器件之间的布线和电气连接或者电绝缘、提供所要求的电器属性；同时还可以为自动锡焊提供阻焊图形，以及为元器件插装、检查和维修提供识别文字符号和图形符号等。1.2 国内外发展现状随着微电子技术的快速发展，特别是晶体管在电子系统和设备中的广泛应用，电子系统和设备的功能与结构变得十分复杂，因此最初采用手工搭建电路的方法已经远远不能满足设计的需要了，这时出现了印制电路板的概念。1903年，Albert Hanson首先采用了“线路”的概念，并把它应用于电话交换系统。这种概念是把薄薄的金属箔切割成线路导体，然后再把它们黏合在石蜡纸上，最后在上面同样贴上一层石蜡纸，这样便构成了现今印制电路板的结构雏形。1936年，Paul Eisner博士真正发明了印制电路板的制作技术，自此印制电路板便迅速得到了广泛的应用。世界电子电路行业在经过20002002年的衰退之后，2003年出现了全面的复苏。全世界2002 年PCB总产值为316亿美元，2003年为345亿美元，同比增长9.18%，其中挠性板、刚柔板占15%。而2004年基本保持了这一势头，业内分析人士认为整个世界电子电路的发展，尤其是亚洲和中国的发展迎来了一个新的高峰，而且这个高峰将会持续到2012 年。根据 Prismark统计和预测，印刷电路板产品的全球产值于20062012年期间将由约420亿美元增至约537亿美元，平均复合年增长率约为6.3%。全球 PCB 产业增长情况如图1.1所示。 单位：10亿美元图1.1全球 PCB 产业增长情况从统计的角度来看，PCB 行业目前十分繁荣，但实际上遇到较多的困难。一方面，发达国家产业的转移造就繁荣，水平提升；另一面，到达阶段顶点之后，发展带来的问题显现，制约前进的空间，劳动力、水电、环境等资本不再廉价。电子产品进入微利时代，价格战改变了供应链，亚洲国家中，中国兼具成本和市场优势。PCB行业由于受成本和下游产业转移的影响，正逐渐转移到中国。中国增长的趋势分析：下游产品的需求推动产业本身的发展，产业从发达国家转移到中国，但中国政府出于对环境保护的考虑，限制4层以下的低端产品，鼓励HDI等高端产品，这些因素共同作用，促进PCB向高端产品发展。在成本优势方面，中国在劳动力、土地、水电、资源和政策等方面具有巨大的优势，虽然在主要原材料的还需要进口，但替代进口的产品逐渐增多。下游产业在中国的蓬勃发展，全球整机制造转移中国，提供了巨大的市场需求空间。是各种电子产品主要配套产品，产业链涉及到电子产品方方面面，无论是消费类家电产品和工业类整机，如计算机、通信设备、汽车，以及国防工业均离不开PCB。中国由于下游产业的集中及劳动力土地成本相对较低，成为发展势头最为强劲的区域。我国于2003年首度超越美国，成为世界第二大PCB生产国，产值的比例也由2000年的8.54%提升到15.30%，提升了近1倍。2006年中国已经取代日本，成为全球产值最大的PCB 生产基地，远远高于全球行业的增长速度。20002006 年内地PCB市场规模年增率平均达20%，远远超过其他主要生产国。展望未来，在各国外资竞相加码扩产下，预估2012年内地PCB市场规模可望成长17%，全球市场占有率超过25%。1.3 印制电路板的发展趋势印制板从单层板发展到双层板、多层板和挠性板，并不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展。不断缩小体积、减少成本、提高性能，使得印制板在未来电子产品的发展过程中，仍然保持强大的生命力。对于双面板和多层板而言，印制板技术水平的标志是把大批量生产的印制板在2.50 mm或2.54mm标准网格交点上的两个焊盘之间，能布设导线的根数作为标志。在两个焊盘之间布设一根导线，为低密度印制板，其导线宽度大于0.3mm。在两个焊盘之间布设2根导线，为中密度印制板，其导线宽度约为0.2 mm。在两个焊盘之间布设3根导线甲为高密度印制板，其导线宽度为0.10.15 mm。在两个焊盘之间布设4根导线，可算超高密度印制板，线宽为0.050.08mm。国外曾有杂志介绍了在两个焊盘之间可布设5根导线的印制板。对于多层板来说，还应以孔径大小、层数多少作为综合衡量标志。 密集组装板面打线(WireBond)盛行，镀镍镀金越来越重要，柱状嗅化镍将兴起，PCB设计与制作技术难度加大，薄板、大尺寸排板、小孔剧增，纵横比(AspeetRatio )加大，水平反脉冲与垂直反脉冲供电方式被广泛应用，盲孔镀铜则以垂直自走涡流搅拌方式为宜，如UCON。 细线制作困难，特性阻抗要求也越来越严格，对线边齐直度要求也逐渐苛求。方式如:采用薄铜皮、平行光曝光、湿膜薄光阻、部份蚀刻法(PartialEtching )或砂带HlJ薄法等进行批量生产。国内外专家对未来印制板生产制造技术发展趋势的论述基本是一致的密度、高精度、细孔径、细导线、小间距、高可靠、多层化、高速传输，在性能上向高轻量、薄型方向发展。在生产工艺上向提高生产率、降低成本、减少污染，适应多品种、小批量生产方向发展。印制电路的技术发展水平，一般以印制板上的线宽、孔径、板厚f孔径比值为代表1。1.4 课题的主要研究内容 本论文首先对多功能数显电路的原理进行分析，然后在Protel99 SE的平台下分别对电路的各个模块进行设计，得到电路的总原理图，然后进一步产生设计PCB必备的网络表，再重点对电路的PCB部分进行设计。设计中还对Protel99 SE各项常用的环境参数与变量的重要性进行了阐述。在设计多功能数显电路的同时，为了验证所制版的正确性与可靠性，设计中还在Quartus平台下下完成简易数字钟的代码编写，并下载到成品板上进行多功能数显电路的功能测试。4. 多功能数显电路原理设计4.1 多功能数显电路的原理图设计4.1.1原理图设计的一般流程 原理图设计是电路设计的第一步，是制版和仿真等后续工作的基础。因此，一副原理图正确与否，直接关系到整个设计的成功与失败。另外，为方便自己和他人读图，以及原理图的美观、清晰和规范也是十分重要的。 Protel 99 SE的原理图设计大致可分为如图4.1所示的9个步骤。图4.1 原理图设计的步骤（1）新建原理图。这是设计一副原理图的第一个步骤。（2）图纸设置。图纸设置就是要设置图纸的大小、方向等信息。图纸设置要根据电路图的内容和标准化要求来进行。（3）装载元件库。装载元件库就是将需要用到的元件库添加到系统中。（4）放置元件。从装入的元件库中选择需要的元件放置到原理图中。（5）元件位置调整。根据设计的需要，将已经放置的元件调整到合适的位置和方向，以便连线。（6）连线。根据所要设计的电气关系，用导线和网络将各个元件连接起来。（7）注解。为了设计的美观和清晰，可以对原理图进行必要的文字注释和图片修饰，这些都对以后的PCB设置没有影响，也是为了方便自己和他人读图。（8）修改检查。设计基本完成后，使用Protel 99 SE提供的各种校验工具，根据各种校验规则对设计进行检查，发现错误后进行修改。（9）打印输出。设计完成后，根据需要，可以对原理图进行打印或制作各种输出文件6。4.1.2多功能数显电路系统框图实现本设计中的多功能数显电路系统，其设计框图如图4.2所示。图4.2 多功能数显电路设计的整体框图4.1.3 多功能数显电路各模块本设计中采用的是AS接口配置电路，主要是用来编程EPCS芯片，同时也可以用来调试。具体过程是首先编程EPCS，然后通过EPCS配置FPGA，运行程序。需要考虑的是EPCS的编程次数是有限制的，虽然比EPC系列要多，但是太频繁的擦除和写入对芯片还是有一定影响的。所以，建议在调试结束后，程序固化的时候才使用AS方式。 如果采用这种方式，必须采用ByteBlasterII。电缆才行。 如图4.3所示。图4.3 AS接口电路本设计中配置电路的原理图，如图4.4所示。图4.4 配置电路的原理图(3) I2C总线部分设计I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可以发送和接受数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率100kbps。在I2C总线中被控制电路均并联，每个电路和模块都有唯一的地址，在信息的传输过程中，I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所要完成的功能。主控器发出的信号分为地址码和数据两部分，地址码用来选址，即连通需要控制的电路，确定控制的种类（读/写）。这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。I2C总线原理图如图4.5所示。图4.5 I2C总线原理图 24C02管脚功能与设计注意：1) WP:0允许正常读写，1写保护；2）I2C总线是一种用于IC器件之间连接的二线制总线，SDA（串行数据线）及SCL（串行时钟线）；3) 连接总线的器件的输出级必须是集电极或漏极开路，以具有线“与”功能，本设计中FPGA总是主器件；4) 由于器件的开路特性，硬件设计时应加相应的拉电阻。 (4) 电源部分设计本设计是由外部提供5V电源，使用的USB插座的封装，可以直接和电脑的USB插座相连，不需要直流稳压电源，FPGA的IO的电源是3.3V，内核的电压是1.5V，所以用上两个LM1085，一个将5V 转到3.3V，另一个将3.3V转到1.5V，加上一些滤波电容，板上的其他外设的电源均是3.3V，另外有3.3V 的电源指示灯，表示电源是否正常，还有防反插二极管，防止电源反插，对器件造成损坏。电源部分原理图如图4.6所示。图4.6 电源部分原理图(5) 数码显示模块原理图设计1) LED数码管的工作原理LED数码管用7段发光二极管来显示数字，每一段都是一个发光二极管，加上小数点（dp）共有8个发光二极管。一般把所有段的相同一端相连，连接到地（共阴极接法）或者是连接到电源（共阳极接法）。共阴极LED数码管的公共端连接到地，另一端分别接一个限流电阻后再接到控制电路的信号端，当信号端为高电平时，该段即被点亮，否则不亮。共阳极接法则相反，公共端连接到电源，另一端分别接一个限流电阻后再接到控制电路的信号端，只有信号端为低电平时才会被点亮，否则不亮。图4.7 共阳极7段LED显示结构在数字逻辑电路中，可用74LS48（共阳极）/74LS49（共阴极）译码驱动电路来控制LED显示。在FPGA中，用硬件描述语言设计一个译码驱动器，例如进行一个74LS48的功能设计。由于FPGA和硬件描述语言的灵活性，可以设计出能显示更多内容的译码驱动模块。2) FPGA实现LED静态显示控制运用硬件描述语言（如VHDL）设计一个显示译码驱动器，即将要显示的字符译成7段码。由于FPGA有相当多的引出端资源，如果显示的位数N较少，可以直接使用静态显示方式，即将每一个数码管都分别连接到不同的8个引出端线上，共需要8N条引出端线控制，如图4.8所示。图4.8 FPGA实现LED静态方式显示的控制电路本设计中数码显示的原理图如图4.9所示。图4.9 数码显示部分原理图 4.1.4 原理图层次化(1) 将原理图层次化的目的在我们刚开始设计一些简单的电路图时，我们用一张图纸就可以完成原理图的设计。假如我们设计的电路图很复杂，但是我们还是想把它在一张图纸上完成，有一个笨拙的方法，就是把图纸的规格改大或自定义图纸尺寸（原理图设计环境下的Design下的Options选项下完成），这个办法操作起来是很简单，但是对于图纸的打印和查看就不方便了，因为电路图太大了，同时也不符合电路图的模块化设计原则。特别是在嵌入式系统设计，基于FPGA或CPLD的大规模集成电路设计，基本上都是采用原理图层次化和模块化设计。采用层次化设计后，原理图按照某种标准划分为若干功能部分，分别绘制在多张原理图上，这些图纸将被称为该设计系统的子图。同时，这些子图将由一张原理图来说明它们之间的联系，此原理图被称为该项设计系统的主图。各张子图与主图及各张子图之间是通过输入输出端口或者网络标号建立起电气连接，这样就形成了此设计的层次原理图5。(2) 层次电路图设计步骤建立若干子原理图后建一个顶层原理图。在顶层原理图中建立子原理图方块符号“design/create symbol from sheet”,在弹出的对话框选择相应的原理图，在confirm对话框中选yes即可，如此在顶层原理图中为所有子原理图分别建立方块符号，如图4.10所示。图4.10 建立子原理图对话框(3) 多功能数显电路原理图的层次图，如图4.11所示。图4.11 原理图的层次图4.1.5 多功能数显电路总原理图将多功能数显电路的各个模块分别设计完之后，将其组合在一起，即得到如图4.12所示的原理总图。图4.12多功能数显电路总原理图4.2 多功能数显电路PCB设计4.2.1 PCB设计的一般流程Protel 99 SE的PCB设计大致可分为如图4.13所示的7个步骤。图4.13 PCB设计流程图(1)绘制电路图：这是电路板设计的先期工作，主要是完成电路原理图的绘制，包括生成网络表。当所设 计的电路图非常简单时，也可以不进行原理图的绘制，而直接进入PCB设计系统。(2)规划电路板：在绘制印制电路板之前，用户要对电路板有一个初步的规划，比如说电路板采用多大的物理尺寸，采用几层电路板（单面板还是双面板），各元件采用何种封装形式及其安装位置等。它是确定电路板设计的框架。(3)设置参数：主要是设置元件的布置参数、层参数、布线参数等等。有些参数用其默认值即可，有些参数在Protel 99 SE使用过以后，即第一次设置后，几乎无需修改。(4)装入网络表及元件封装：将已生成的网络表装入，若前面没有生成网络表，则可以用手工的方法放置元件。封装就是元件的外形，对于每个装入的元件必须有相应的外形封装，才能保证电路板布线的顺利进行。(5)元件的布局：规划好电路板并装入网络表后，可以让程序自动装入元件，并自动将元件布置在电路板边框内。也可以让用户手工布局，将元件封装放置在电路板的合适位置，才能进行下一步的布线工作。(6)布线：布线是完成元件之间的电路连接，它也有自动布线和手工布线两种方式。一般采用手工布线。(7)文件保存及提交：完成电路板的布线后，保存完成的PCB图并提交生产部门。4.2.2布线规则设置在进行布线之前，一项非常重要的工作就是根据设计要求设定布线的参数。如果参数设置不当，可能导致布线失败。自动布线的参数包括布线层面、布线优先级别、布线的宽度、布线的拐角模式、过孔孔径类型、尺寸等，这些参数设定后，自动布线就会依据这些参数进行自动布线。因此，自动布线的成败在很大程度上与参数的设置有关。 本设计中的布线规则设置时，只需要设置好以下需要的几项，其他的保持默认值即可。(1) 安全间距设置(Clearance Constraint)设置具有电气特性对象之间间距的规则，在PCB板上具有电气特性的对象包括导线、焊盘、过孔和铜箔填充区等。在间距设置中可以设置导线与导线之间、导线与焊盘之间及焊盘与焊盘之间的间距规则，在规则设置时可以选择规则的对象和具体的间距值。 在通常情况下安全间距越大越好，但是太大的安全间距会造成电路不够紧凑，同时也意味着制版成本的提高。因此，安全间距通常设置在10mil20mil，根据不同的电路结构可以设置不同的安全间距。用户可以对整个PCB板的所有网络设置相同的布线安全间距，也可以对某一个或多个网络进行单独的布线安全间距设置。 在本次多功能数显电路的设计中，由于FPGA器件管脚的限制，所以将安全间距值设置为9mil或者8mil,如图4.17所示。图4.17 安全间距值设置(2) 设置布线宽度（Width Constraint） 线宽的设计原则有：1) 铜膜线宽度应以满足电气特性参数而又便于生产为准则，其最小值取决于流过它的电流，一般不宜小于0.2mm。2) 与使用环境温度、导线阻抗、元件数、过孔数以及运行频率等因素有关。3) 经验公式：0.15线宽(W)=A。4) 导线宽度能宽不能细，一般信号线推荐使用10mil线宽。我们把网络分成两类：一类是电源线，另一类是信号线。电源线又包含+5V、GND、VCCA、VCCIO、VCCINT几种，在这里要把电源线的布线宽度设置为50mil，而信号线的布线宽度设置为9mil，这样刚好适合FPGA管脚的走线。布线宽度的设置如图4.18所示。 图4.18 布线宽度的设置(3)过孔形式设置(Routing Via Style) 可以设置过孔的各种尺寸参数，过孔直径和过孔孔径都3种定义方式Maximum(最大尺寸)、Minimum(最小尺寸)和Preferred(首选尺寸)。默认的过孔直径为“50mil”，过孔孔径为“28mil”。在PCB的编辑过程中，可以根据不同的元件设置不同的过孔大小，过孔尺寸应参考实际元件管脚的粗细进行设置。 本设计中过孔直径设置为“50mil”、“40mil”和“40mil”，过孔孔径设置为“28mil”、“24mil”和“24mil”，如图4.19所示。图4.19过孔形式设置。4.2.4设计中遇到的问题与解决方案(1)当PCB完成后进行Design Rules Check时，若Run DRC之后出现以下报警情况，如图4.20所示。图4.20 Run DRC的错误警报但是仔细检查并未发现错误，原因是设计中的PCB是双层板，顶层和底层的器件放在了同一位置，这是允许的，但是规则检查还是会报错。解决方法：进行Design Rules Check时，不要将“ Component Clearance Constraint”选项选中，再一次进行“Run DRC”即可。(2)有时候进行PCB连线时难免遇到同样宽度的线可能无法通过，尤其是连接电源线时，因为电源线宽度是最大的，所以我们可能会采用下面的走线方式，如图4.21所示。图 4.21 电源的错误走线方式其实这是完全错误的，由于电源线中通过的电流是最大的，所以必须保证在整个网络中它的宽度，即使遇到难以走线的时候，也要通过打孔或者其它走线方式完成。(3)在PCB布局布线中，我们放置某些元件的位置时完全符合设置的各项规则，如图4.22所示。图4.22 器件的不合理放置图中的J1和JOUT的距离并没有违背设置的规则，但是仔细想的话，会发现PCB板做出来之后J1和JOUT的外引线并不能同时接上，因为外接线都有一个向外突出的轮廓，所以我们在设计PCB时不知要考虑其中的规则，更要想到以后此产品的使用者可能会遇到的问题。4.2.7 多功能数显电路的PCB (1)完成的多功能数显电路PCB双面板的顶层信号层，如图4.23所示。图4.23多功能数显电路PCB的顶层信号层(2)完成的多功能数显电路PCB双面板的底层信号层，如图4.24所示。图4.24 多功能数显电路PCB的底层信号层(3)最终完成的多功能数显电路的PCB双面板，如图4.25所示。图4.25 多功能数显电路的双面板PCB(4)多功能数显电路PCB的3D视图，如图4.26所示。图4.26多功能数显电路PCB的3D视图(5)对完成的多功能数显电路的PCB进行规则检查后，如下所示，表示通过所有规则检查：Protel Design System Design Rule CheckPCB File : DocumentsCLOCKDate : 22-May-2010Time : 10:43:16Processing Rule : Width Constraint (Min=9mil) (Max=70mil) (Prefered=50mil) (Is on net GND )Rule Violations :0Processing Rule : Short-Circuit Constraint (Allowed=Not Allowed) (On the board ),(On the board )Rule Violations :0Processing Rule : Broken-Net Constraint ( (On the board ) )Rule Violations :0Processing Rule : Clearance Constraint (Gap=8mil) (On the board ),(On the board )Rule Violations :0Processing Rule : Width Constraint (Min=9mil) (Max=200mil) (Prefered=9mil) (On the board )Rule Violations :0Processing Rule : Hole Size Constraint (Min=1mil) (Max=100mil) (On the board )Rule Violations :0Processing Rule : Width Constraint (Min=9mil) (Max=70mil) (Prefered=50mil) (Is on net VCCA )Rule Violations :0Processing Rule : Width Constraint (Min=9mil) (Max=70mil) (Prefered=50mil) (Is on net VCCIO )Rule Violations :0Processing Rule : Width Constraint (Min=20mil) (Max=70mil) (Prefered=50mil) (Is on net +5V )Rule Violations :0Processing Rule : Width Constraint (Min=9mil) (Max=200mil) (Prefered=50mil) (Is on net VCCINT )Rule Violations :0Violations Detected : 0Time Elapsed : 00:00:045. 基于FPGA的数字钟程序设计5.1 数字钟功能描述及系统框图实现本设计中数字钟系统设计的系统框图如图5.1所示。图5.1 系统框图图中SW1、SW2、SW3、SW4分别对应系统设计中的功能键、调整键1、调整键2、调整键3；在按键输入到可编程逻辑器件之间必须经过按键的消抖，以减少因为干扰而带来的不必要的系统问题9。5.2 分频模块分频模块完成全局时钟信号分频输出的1HZ，500HZ的两种时钟信号，分频模块的结构框图如图5.2所示。图5.2 分频模块的功能结构框图该模块定义端口如下：Inclk：全局系统时钟。该模块定义输出端口如下：(1)oclk_1s：1HZ的时钟信号，用来产生秒信号。(2)oclk_tap：500HZ的时钟信号，给按键防抖功能提供时钟信号。在Altera公司的软件工具Quartus中编译和波形仿真后得到的波形如图5.3所示。图5.3 分频模块的仿真波形通过仿真波形可以看出本分频模块可以实现1s和2ms的时钟脉冲信号，并且可以根据设计的需要，对程序设置的参数值进行修改，从而得到不同的时钟信号。5.3 时间计时模块时间计时模块主要完成时间的自动正常运行与显示，即完成秒、分、时的自动运行与进位，时间计时模块的功能结构框图如图5.4所示。图5.4 时间计时模块的功能结构框图该模块定义输入端口如下：(1) clk：时间技术是中输入。(2) EN：时间自动工作使能信号输入，当EN为高时，则使能时间自动工作。该模块定义输出端口如下：(1) sec:秒输出。(2) min0,min1:分钟的十位和个位输出。(3) h0,h1：小时的十位和个位输出。在Altera公司的软件工具Quartus中编译和波形仿真后得到的波形如图5.5的(a)