数字电子技术课程设计报告——电子钟设计.doc

数字电子技术课程设计报告课 题：数字钟的设计与制作学 年：09学年 学 期： 第二学期专 业： 班 级：姓 名： 时 间：2009年6月20日2009年6月26日EDA课程设计报告一、设计目的数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。二、设计内容及要求（1）设计内容 由晶振电路产生16HZ标准信号； 分、秒为0059六十进制计数器； 时为0023二十四进制计数器； 具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；（2）设计要求 写出数字钟的设计程序； 编译与调试程序； 功能仿真与时序仿真 配置引脚下载到实验电路板上测试。 指导老师检查设计结果，并答辩。 编写设计报告：写出设计与制作的过程，附上有关程序和仿真结果图，有心得体会。三、原理框图数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于校时时需要较高的频率，所以外部时钟输入选取16HZ的频率，实验电路板采用模式三，电路连接如图(数字钟电路模型)所示，管教配置如图(管脚配置)所示。 外部clk接16HZ频率的时钟，FPGA内部程序首先分频得到1HZ频率的时钟作为60进制秒计数器的驱动，秒益出驱动60进制分计数器，分益出驱动24进制时计数器。Change按下驱动3进制计数器state；state为0时时(十位)译码器FPGA芯片晶体振荡16HZ时(个位)译码器分(十位)译码器秒(十位)译码器分(个位)译码器译码器秒(个位)开关(change)开关(add) 数字钟电路模型管脚号管脚号管脚号管脚号out_hour0161out_hour4165out_min0133out_min4137out_hour1162out_hour5166out_min1134out_min5138out_hour2163out_hour6167out_min2135out_min6139out_hour3164out_hour7168out_min3136out_min7140管脚号管脚号管脚号out_second017out_second421clk179out_second118out_second541add239out_second229out_second6128change24out_second320out_second7132管脚配置四、主要部分的实现方案module clock(clk,add,change,out_hour,out_min,out_second);input clk,change,add;output7:0out_second;output7:0out_min;output7:0out_hour;reg5:0second;reg5:0min;reg5:0hour;reg1:0state;reg3:0temp;initial state=0;assign out_hour7:4=hour/10;assign out_hour3:0=hour%10;assign out_min7:4=min/10;assign out_min3:0=min%10;assign out_second7:4=second/10;assign out_second3:0=second%10;always(posedge change)beginif(state=2)state=0;else state=state+1; endalways (posedge clk )begin if(state=2b01) if(add) begin if(min=59) min=6b0; else min=min+6b1; end if(state=2b10) if(add) begin if(hour=23) hour=5b0; else hour=hour+5b1; end if(state=0) if(temp=15) begin temp=0; if(second=59) begin second=0; if(min=59) begin min=0; if(hour=23) hour=0; else hour=hour+1; end else min=min+1; end else second=second+1; end else temp=temp+1;endendmodule 五、仿真结果1) 时钟开始工作波形：2) 时钟满一分钟时波形3) 时钟满一小时时波形4) 时钟满二十四小时时波形5) 时钟校时的波形五、实验过程中遇到的问题及解决方法大部分的线路都连完了之后，我们用干电池进行了试验，结果发现数码管不发光。于是重新检查电路，发现有几处的地线与地线、电源线与电源线之间没有连接，连上后数码管可以正常发光。但是问题接踵而至，数字不会变动，即没有起振。检查晶振等原件及附近电路，未发现问题。再检查74LS90的接线，发现管脚多处未接地，接上后数字开始跳动。秒的显示正常，但是不进位，经过检查发现是某一根线接错了，改正后进位正常。时、分、秒的显示都正常后，日的显示又出现了问题。在欧阳同学反复检查与试验之下，终于发现了错误的根源。纠正了接错的导线之后，终于，数字钟可以正常显示时间。当遇到蜂鸣器不能在要求的时间上发声时，我们请教了部分已经完成设计的同学，了解到了一些可能的原因，对这些可能一一试验，究其根本，并最终解决了问题,达到了预期的目标。六、心得体会 通过这次对数字钟的设计与制作，让我们了解了设计电路的程序，也让我们了解了数字钟的原理和设计理念。要设计一个电路总要对着一个参考电路图才可以连接，但是最后的成品却不一定与想象的完全一样，因为在事迹接线中有着各种各样的条件制约，所以要合理布局这样连出来的成品才比较美观。设计过程中，在一次又一次的失败面前，我们没有退缩，而是勇敢的去面对，积极的去解决，充分运用所学知识和他人的帮助，最终取得了成功。通过亲自动手连线，试验，遇到问题，解决问题，我们巩固了书本的知识，同时也学到了新的学问，明白了实践的可贵性。动手能力的提高，细心与耐心的培养，品尝自己劳动成果的喜悦，是我们在这次课程设计中最大的收获。七、元器件 1四连面包板1块 2镊子1把 3剪刀1把 4共阳八段数码管7个 5导线若干 674LS90 集成块6块 7CD4060集成块1块 874LS247集成块7块 974LS20 集成块1块 1074LS00 集成块1块 1174LS08集成块2块 1274LS32 集成块 1块1374LS04